JPS63152219A - 反射型光電スイツチ - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、反射型光電スイッチ、特に１つの検知対象
（マーク）に対し、２個の検知パルス信号を得る回路を
含む反射型光電スイッチに関する。

（ロ）従来の技術 従来の反射型光電スイッチには、第８図に示すように、
検知対象（マーク）からの反射光を２分割された受光領
域ＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂを持つ受光素子６で受光し、各受
光領域の受光信号をそれぞれ増幅器１２．１３で増幅し
、これら増幅器１２．１３の出力の差動出力を差動増幅
器１４で導出し、さらにウィンドコンパレータ１５によ
り２個の検知パルス信号を得、これをフリップフロップ
１６に入力して、１個の検出出力を得るものがある。

この反射型光電スイッチでは、光が検知物体のマークに
照射され、反射光が受光領域ＰＤ−ａ、ＰＤ−ｂに受光
されると、これら受光領域Ｐ　Ｄ−ａｘ　ＰＤ−ｂに、
第４図ｆａｔ、第４図（ｂｌに示すように、マーク幅に
応じた出力信号が得られる。これら両出力信号は、差動
増幅器１４で差動的に導出されるので、第４図（Ｃ）に
示すように、正負両極に突出した信号となり、さらにウ
ィンドコンパレータ１５で正負所定のレベルｖｔｈ、−
ｖｔｈで整形されて、第４図（ｄ）に示すように、２つ
のパルス信号として出力される。そして、この２つのパ
ルス信号がフリップフロップ１６で、第４図（ｅ）に示
すように、マーク幅に対応した１個の検出信号に変換さ
れる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 上記従来の反射型光電スイッチは、検知出力をフリップ
フロップ処理により得るようにしていので、電源オンが
、マーク通過時か下地通過時か等により、検知出力がマ
ーク上でオンとなるか、マークとマークの間の下地でオ
ンとなるか不定であるという問題があった。また、フリ
ップフロップの前段にノイズが混入した時、検知出力が
反転してしまうという問題があった。

この発明は、上記に鑑み、マークと下地を判別し、マー
ク上でのみ検知出力が得られる反射型光電スイッチを提
供することを目的としている。

（ニ）問題点を解決するための手段 この発明の反射型光電スイッチは、上記問題点を解決す
るために、通常、マーク幅がマーク間隔より短いことに
着目し、時間要素によりマークと下地を判別し、マーク
上でのみ検知出力を得るようにしたものであり、１つの
検知対象に対し、２個の検知パルス信号が得られる信号
検知回路（７）と、この２個の検知パルスに応答して反
転・再反転して１つの検知出力を出すフリップフロップ
（１７ａ）とを含むものにおいて、前記フリップフロッ
プのセット出力で充電されるコンデンサ（Ｃ４）を含む
第１の充電回路（１８）と、前記フリップフロップのリ
セット出力で充電されるコンデンサ（Ｃｓ）を含む第２
の充電回路（１９）と、２個目の検知パルスの立上りに
瞬時オンし、前記第１、第２の充電回路のコンデンサを
放電する第１、第２のスイッチング素子（Ｔｒ　、、’
ｒ、ｒ、）と、前記第１と第２の充電回路のコンデンサ
の充電電圧を比較し、第１の充電回路のコンデンサの電
圧が高くなると前記フリップフロップにリセット信号を
与えるコンパレータ（２０）とから構成されている。

この反射型光電スイッチでは、マークと下地の間隔の短
い方でフリップフロップよりオン（セット）出力が出さ
れる。従って、中途でノイズが混入してフリップフロッ
プが反転しても、次のマーク時までにコンパレータによ
りフリップフロップにリセットがかかり、必ず第１のパ
ルス立上りでフリップフロップがセントされ、マーク上
でのみ検知出力が得られる。

（ホ）実施例 以下、実施例により、この発明をさらに詳細に説明する
。

第５図は、この発明が実施される反射型光電スイッチの
概略図である。この反射型光電スイッチは、シート４上
に、間隔をおいて連続的に配置されるマーク５が、ホト
ダイオード６の前方を通過すると、投光素子１より光が
ハーフミラ−２、レンズ３を経てマーク５に照射され、
マーク５の像が反転してホトダイオード６上に結像する
ものである。

この反射型光電スイッチの回路部は、第３図に示すよう
に、２分割された受光領域Ｐ　Ｄ　　ａ　％　ＰＤ−ｂ
を持つホトダイオード６２．増幅器１２．１３、差動増
幅器１４、ウィンドコンパレータ１５及びデユーティ検
出フリップフロップ１７から構成され、デユーティ検出
フリップフロップ１７を除いて、従来の第８図に示すも
のと同様である。

この反射型光電スイッチは、デユーティ検出フリップフ
ロップ１７を設けた点に特徴があり、このデユーティ検
出フリップフロップ１７の具体回路を、第１図に示して
いる。第１図において、ＪＫフリップフロップ１７ａは
、第８図のフリップフロップ１６に相当する。このＪＫ
フリソフ゛フロップ１７ａのＣｐ端には、入力端子ＩＮ
を経て、ウィンドコンパレータ１５より２個の検出パル
ス信号が入力されるようになっている。また、ＪＫフリ
ソプフロンプ１７ａのＱ端子より、出力端子ＯＵＴを経
て、検出信号が出力される。また、このＱ端子とグラン
ドＧＮＤ間には、抵抗Ｒ４，コンデンサＣ４からなる充
電回路１８が接続され、さらに抵抗Ｒａ　とコンデンサ
Ｃ４の接続点がコンパレータ２０の十入力端に接続され
ている。

ＪＫフリップフロップ１７ａのＱ端とグランドＧＮＤ間
には、抵抗Ｒ３とコンデンサＣ５からなる充電回路１９
が接続され、さらに抵抗Ｒ５とコンデンサＣ６の接続点
がコンパレータ２０の一入力端に接続されている。なお
、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ４、抵、抗Ｒ６とコンデンサ
Ｃ６の時定数は、同一に設定されている。

また、ＪＫフリップフロップ１７ａのＱ端は、コンデン
サＣ３、抵抗Ｒ６を介して、トランジスタＴｒｌのベー
スに接続されており、このトランジスタＴｒ＋のベース
はさらに抵抗Ｒ１を介して、またコレクタは抵抗Ｒ８を
介して、電源Ｖに接続され、エミッタがグランドＧＮＤ
に接続されている。さらにトランジスタＴｒ、のコレク
タは、抵抗Ｒ１、ＲＩＧを介して、トランジスタＴｒ、
、Ｔｒ。

のベースにそれぞれ接続されている。これらトランジス
タ７’ｒｚ、Ｔｒ、のコレクタとエミッタは、コンデン
サＣ４、Ｃ２の両端にそれぞれ接続され、これらトラン
ジスタＴｒｚ、Ｔｒ、がオンすると、コンデンサＣ４、
Ｃ５の電荷が放電するようになっている。

コンパレータ２０の出力端は、抵抗Ｒ１，を介してＪＫ
フリップフロップ１７ａのＣＬ端に接続されている。

次に、上記実施例反射型光電スイッチの動作について説
明する。

今、第２図（ａ）に示すような幅１．の検知物体（マー
ク）が、間隔ｔ２でホトダイオード前を通過すると、第
４図の波形に示す動作で、ウィンドコンパレータ１５の
出力、すなわちデユーティ検出フリップフロップ１７の
入力は、第４図（ｄ）に示すようになり、これを検知物
体に対して第２図（ｂ）に示している。この信号をＪＫ
フリフブフロフプ１７ａで分周処理すれば、第２図（Ｃ
１に示す１つの物体検知出力となり、この信号が出力端
子ＯＵＴから導出される。

第２図（ｂ）に示す２つのパルス信号が、入力端子ＩＮ
を経てＪＫフリップフロップ１７ａに加えられると、最
初のパルス信号により、ＪＫフリップフロフプ１７ａの
Ｑ端子の出力がハイ（Ｈｉｇｈ）、Ｑ端子の出力がロー
（Ｌ　ｏｗ）状態となる。この時、コンデンサＣ４は、
抵抗Ｒ４、コンデンサＣ４で定まる時定数で、Ｑ端子の
出力により、マーク幅時間ｔ１だけ充電される〔第２図
（ｄ）のＶａ参照〕。

２つめのパルス信号がＪＫフリップフロップ１７ａに加
えられると、Ｑ端子の出力がロー、Ｑ端子の出力がハイ
に反転する。この時、コンデンサＣ１、抵抗Ｒ６を介し
て電流が流れ、トランジスタＴｒ。

を瞬時的にオフさせ、トランジスタＴｒ２、Ｔｒ、。

にベース電流が供給される。この場合、コンデンサＣｓ
、抵抗Ｒ，は、コンデンサＣ４、Ｃ５が完全に放電する
定数に設定されている。

この放電の後、コンデンサＣ３が抵抗Ｒ５、コンデンサ
Ｃ９で定まる時定数でＱ端子のハイ出力により、マーク
間隔時間ｔ２の間、充電される〔第２図（ｄ）のｖｂ参
照〕。時定数Ｒ，，Ｃ，と時定数Ｒｓ。

Ｃ２は等しくなるように設定しである、つまりコンデン
サＣ４の積分電圧はマーク幅時間１．に、コンデンサＣ
３の積分電圧はマーク間隔時間ｔ２に対応しているので
、このコンデンサＣ４の積分電圧ＶａとコンデンサＣ３
の積分電圧ｖｂがコンパレータ２０で比較されるが、通
常、ｔ、＜’ｔ２なので、コンパレータ２０の出力はロ
ーのままである。

次のマーク等により、３つめのパルス信号が入力される
と、再びＪＫフリップフロップ１７ａのＱ端子の出力が
ハイ、Ｑ端子の出力がローとなる。

この場合、コンデンサＣ１の電圧は放電することなく、
充電終了時の電圧を保持している。コンデンサＣ４の電
圧（Ｖａ）は、最初のパルス信号が入力された場合と同
様、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ４の時定数で充電される。

以上のように、コンデンサＣ，，Ｃ５の積分電圧Ｖａ、
Ｖｂは、それぞれマーク幅時間ｔ、とマーク間隔時間ｔ
２に対応しており、１．＜１２の間は、Ｖａ＜Ｖｂとな
るので、コンパレータ２０の出力はローである。マーク
幅時間１．がマーク間隔時間ｔ２より長くなった時は、
Ｖａ＞Ｖｂとなリ、コンパレータ２０の出力がハイとな
り、ＪＫフリップフロップ１７ａの出力が反転する。

ここで、外来ノイズ、シート上のキズ等により、パルス
Ｎ〔第２図（′ｂ）のＮ参照〕がＪＫフリップフロップ
１７ａに入力されると、Ｑ端子の出力とＱ端子の出力が
反転する〔第２図（Ｃ１参照〕。この時、デユーティ検
出フリップフロップ１７の出力も反転する。しかし、次
のパルスまでの時間が長いと、コンデンサＣ４の充電時
間が、それまでのコンデンサＣ３の充電時間よりも長（
なり、コンデンサＣ４の積分電圧ＶａがコンデンサＣ３
の積分電圧ｖｂよりも高くなり、コンパレータ２０の出
力がハイとなる〔第２図（ｅ）参照〕。そのため、ＪＫ
フリップフロップ１７ａ（７１ｉＣＬ端にハイが加えら
れ、Ｑ端、Ｑ端の出力が反転する。すなわち、デユーテ
ィ検出フリップフロップ１７の出力が反転し、正常動作
に戻る。それゆえ、デユーティ検出フリップフロップ１
７は、外来ノイズ、シート上のキズ等により反転するこ
となく、正常にマークを検出できる。

なお、上記実施例反射型光電スイッチは、第３図に示す
ように、分割受光領域ＰＤ−ａＳＰＤ−ｂを持つ場合を
例に上げて説明したが、１個の受光領域ＰＤを持つ場合
でも、第６図に示すように、ホトダイオード２６の受光
電流を増幅器２７で増幅して、第７図（ａｌに示す信号
を得、その出力をコンデンサ２８で時間微分して第７図
（ｂ）の両極性の信号を得、これを正負の所定のレベル
ｖｔｈ、−ｖｔｈで弁別することにより、第７図（Ｃ１
に示す２個のパルス信号を得、これをＪＫフリップフロ
ップ１７ａで分周処理すると共に、デユーティ比検出し
、常にデユーティ比の小さい方を信号として出力しても
よい。

（へ）発明の効果 この発明によれば、マークとマーク間隔の時間間隔をデ
ユーティ検出フリップフロップで検出し、常に時間の短
い方で検出出力を得るので、検知出力がマーク上でオン
となるか下地上でオンとなるかといった不定さが解消さ
れる。また、ノイズやシミ・キズにより検知出力が反転
しても、直ぐに元の状態に復帰するので、マークを正確
に検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示す反射型光電スイッ
チのデユーティ検出フリップフロップの回路接続図、第
２図は、同デユーティ検出フリップフロップの動作を説
明する信号波形タイムチャート、第３図は、この発明が
実施される反射型光電スイッチの回路部の概略ブロック
図、第４図は、同回路部の信号波形を示すタイムチャー
ト、第５図は、同反射型光電スイッチの光学系の概略図
、第６図は、他の反射型光電スイッチの回路部を示す概
略ブロック図、第７図は、同回路部の信号波形を示すタ
イムチャート、第８図は、従来の反射型光電スイッチの
回路部を示す概略ブロック図である。 ７：信号検知回路、 １７ａ：ＪＫフリップフロップ、 １８：充電回路（第１）、 １９：充電回路（第２）、 ２０：コンパレータ、 Ｔｒ、・Ｔｒ、：放電用トランジスタ。 特許出願人　　　　　　　　立石電機株式会社代理人　
　　　　弁理士　　中　村　茂　信第１図 １７テ１−ティ神出７リー／７°７０・／７゛１７Ｇ：
ＪＫＶツ・、７°７０〜７゜ １８：元ｔロヱ猷第１） １９、免を８路（冨２） ２ｏ：コシｔ’（レータ Ｔ／２・Ｔ／３　：方父電哩呵トフレジスタ第４図 第５図 〜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）１つの検知対象に対し、２個の検知パルス信号が
   得られる信号検知回路と、この２個の検知パルスに応答
   して反転・再反転して１つの検知出力を出すフリップフ
   ロップとを含む反射型光電スイッチにおいて、 前記フリップフロップのセット出力で充電されるコンデ
   ンサを含む第１の充電回路と、前記フリップフロップの
   リセット出力で充電されるコンデンサを含む第２の充電
   回路と、２個目の検知パルスの立上りに瞬時にオンし、
   前記第１、第２の充電回路のコンデンサを放電する第１
   、第２のスイッチング素子と、前記第１と第２の充電回
   路のコンデンサの充電電圧を比較し、第１の充電回路の
   コンデンサの電圧が高くなると前記フリップフロップに
   リセット信号を与えるコンパレータとを備えたことを特
   徴とする反射型光電スイッチ。