JPS63260318A - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は受光信号のレベルを監視できるようにした光電
スイッチに関する。

（従来の技術） 光電スイッチは、一般には、投光素子からの光を受光素
子にて受け、その受光素子に入射する光量に応じた受光
信号を増幅してコンパレータにて所定の基準値と比較す
ることにより二値化し、その二値化信号に基づきスイッ
チング動作を行わせる構成である。このものにおいて、
安定的なスイッチング動作を行わせるには、スイッチン
グ動作を行うときの受光信号のレベルは二値化用コンパ
レータの基準値に対し十分な余裕が必要である。

受光信号のレベルが基準値に対し僅差しかなければ、反
射或は遮光条件の変動や光学系の汚れ等により誤動作を
生ずるからである。このため、一般的には受光回路にお
いて受光素子からの信号の増幅度を調節して受光信号の
レベル調整ができるようになし、もって安定的なスイッ
チング動作ができるレベル設定を行うようにしている。

しかし、単に増幅度調節によりレベル設定を可能にした
のみでは、設定したレベルが適切か否かが判然としない
ため、近年は、二値化用コンパレータの他にレベル監視
用コンパレータを設け、そのレベル監視用コンパレータ
にて二値化用コンパレータの基準値に対し受光信号のレ
ベルが適切に得られているか否かを判定できるようにし
ている。

この場合、従来は、受光信号のレベルを、遮光状態及び
入光状態に対応する下限値及び上限値の双方と比較する
ため、レベル監視用コンパレータは２個設けるようにし
ていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが上記構成では、レベル監視のために２個のコン
パレータを必要とし、二値化のためのものと併せて計３
個のコンパレータが必要となるので、全体の回路が複雑
化し、その分コストアップを来たす等の間通があった。

そこで、本発明の目的は、受光信号の上限及び下限のレ
ベルを監視できながら、コンパレータを極力少数にて済
ませ得て回路構成の簡素化を図ることができる光電スイ
ッチを提供するにある。

〔発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明の光電スイッチは、受光素子に入射する光量に応
じた受光信号を所定の基準値と比較して二値化する二値
化用コンパレータを備えると共に、前記受光信号が所定
の下限値及び上限値を越えて変化したか否かを検出する
レベル監視用コンパレータを設けたものにおいて、前記
受光信号が入力されるレベル監視用コンパレータに、常
時は前記下限値及び上限値のうちの一方に対応する基準
電圧を与え、前記二値化用コンパレータが反転動作した
ときにはそれに基づき他方に対応する基準電圧を与える
ようにしたところに特徴を有する。

（作用） 上記手段における基本原理は、二値化用コンパレータの
基準値がレベル監視用コンパレータの下限値及び上限値
の間にあり、受光信号が例えば低いレベルから次第に上
昇する場合には、レベル監視用コンパレータの下限値、
二値化用コンパレータの基準値及びレベル監視用コンパ
レータの上限値と順にクロスするという事実を利用する
。即ち、受光信号が例えば低いレベルから次第に上昇す
ると、まずレベル監視用コンパレータの下限値に対応す
る基準電圧を越え、次いで二値化用コンパレータの基準
値を越える。すると、この二値化用コンパレークが反転
動作し、これに基づきレベル監視用コンパレータに与え
られる基準電圧が上限値に対応するものとなる。この後
、受光信号のレベルに十分な余裕があってそれが上限値
に対応する基準電圧を越えて変化するようになると、レ
ベル監視用コンパレータが再び反転動作し、受光信号の
レベルに余裕がなくそれが上限値を越えないときにはレ
ベル監視用コンパレータは反転動作しないため、受光信
号のレベルが適切に得られているか否かを検出すること
ができる。また、受光信号が逆に箭いレベルがら次第に
下降する場合には、まずレベル監視用コにパレータの上
限値に対応する基準電圧を越え、更に二値化用コンパレ
ータの基準値を越えて下降する。するとこの二値化用コ
ンパレータが反転動作し、これに基づきレベル監視用コ
ンパレータに与えられる基準電圧が下限値に対応するよ
うになる。従って、受光信号のレベルに十分な余裕があ
って下限値に対応する基準電圧を越えて低下するときに
は、レベル監視用コンパレータが反転動作し、余裕がな
くその基準電圧を越えて低下しないときには反転動作し
ないから、受光信号のレベルが適切か否かを検出できる
。

（実施例） 以下本発明の第１実施例につき第１図乃至第３図を参照
して説明する。

１は受光素子たるフォトトランジスタで、例えば図示し
ない発光素子から投射されて検出体にて反射した光を受
けるように配置されている。２はフォトトランジスタ１
からの光電変換信号を増幅するための反転増幅形の受光
アンプで、この出力端子からはフォトトランジスタ１に
入射する光量に応じた受光信号が出力される。３は受光
アンプ２の増幅度を調節するための可変抵抗器で、これ
にて前記受光信号のレベルを所望な値に設定することが
できる。４は二値化用コンパレータで、これの非反転入
力端子（＋）には受光アンプ２からの受光信号が与えら
れている。また、正の電源ラインＬ＋とグランドライン
ＧＮＤとの間には抵抗５．６が直列接続され、それらの
共通接続点は上記二値化用コンパレータ４の反転入力端
子（−）に接続されている。これにより、受光アンプ２
からの受光信号が二値化用コンパレータ４において抵抗
５．６による分圧比にて定まる基準［Ｖ　ｏと比較され
、受光信号が上記基準値Ｖ、よりも人であるときに出力
端子からハイレベル信号を、基準値ｖｏよりも小である
ときにはローレベル信号を出力する。この二値化用コン
パレータ４からの二値化信号はバッファー７を介して出
力端子８に与えられる。

一方、９はレベル監視用コンパレータで、これの非反転
入力端子（＋）にも受光アンプ２から受光信号が与えら
れている。また、その反転入力端子（−）には、正の電
源ラインＬ＋とグランドラインＧＮＤとの間に設けた抵
抗１０．１１の共通接続点が接続されると共に、前記二
値化用コンパレ７夕４の出力端子が抵抗１３を介して接
続されている。従って、このレベル監視用コンパレータ
９の反転入力端子（−）に与えられる基準電圧は、二値
化用コンパレータ４の出力端子がハイレベルにあるかロ
ーレベルにあるかにより互いに異なる２つの値Ｖ、、Ｖ
２をとることになる。具体的には、二値化用コンパレー
タ４からハイレベル信号が出力されるときには反転入力
端子（−）に基準電圧ｖ１が与えられ、これは並列抵抗
１０．１３と抵抗１１との分圧比により定まる。また二
値化用コンパレータ４からローレベル信号が出力される
ときには基準電圧ｖ２が与えられ、これは抵抗１０と並
列抵抗１１．１３との分圧比により定まり、Ｖ２＜Ｖｌ
の関係にある。ここで、基準電圧ｖ１は、受光信号が低
い値から上昇するときに十分な余裕があると認められる
上限値に対応し、且つ基準電圧ｖ２は受光信号が高い値
から低下するときに十分に余裕があると認められる下限
値に対応するもので（第２図（Ａ）参照）、前記二値化
用コンパレータ４における基準値Ｖ、を上下から挟む値
に設定されている（Ｖ２　＜ＶＯ＜Ｖｌ　）。

次に、１４は２人力形のエクスクル−シブオアゲートで
あり、各入力端子には前記二値化用コンパレータ４及び
レベル監視用コンパレータ９の夫々の出力端子が接続さ
れている。そして、このオアゲート１４の出力端子には
、受光信号のレベルが不足していることを表示するため
の発光ダイオードにより構成した不安定状態表示灯１５
が抵抗１６と共にグランドラインＧＮＤとの間に接続さ
れ、且つ受光信号が十分に余裕があるレベルにあること
を表示するための発光ダイオードにより構成した安定状
態表示灯１７がインバータゲート１８及び抵抗１９と共
にやはりグランドラインＧＮＤとの間に接続されている
。

次に本実施例の作用につき第２図も参照して説明する。

今、フォトトランジスタ１の近辺に検出体が移動してき
ておらず、フォトトランジスタ１に反射光がほとんど入
射じていない状態にあるとする。この場合には、フォト
トランジスタ１のコレクタ電位は高く、従って受光アン
プ２からの受光信号は第２図（Ａ）の当初部分に示すよ
うに低いレベルにある。ここで、検出体が検出領域に進
入して反射光がフォトトランジスタ１に入射するよう１
こなると、フォトトランジスタ１のコレクタ電位が低下
するため、受光アンプ２からの受光信号のレベルが同図
（Ａ）に示すように上昇する。

すると、Ｖ、＜Ｖｏ　＜Ｖｌの関係にあり、受光信号の
レベルが二値化用コンパレータ４における基準値ｖ０を
下回っている場合においてはレベル監視用コンパレータ
９に与えられる基準電圧はｖ２であるから、まず受光信
号のレベルが基準電圧Ｖｔを越えたところでレベル監視
用コンパレータ９の出力端子がハイレベルに転する（第
２図（Ｃ）時刻ｔＬ）。次いで、更に受光信号のレベル
が上昇してそれが二値化用コンパレータ４の基準値Ｖ。

を越えると、そのコンパレータ４からハイレベル信号が
出力され（第２図（Ｂ）時刻ｔ２）、出力端子がハイレ
ベルとなる。また、これと同時に抵抗１３を介して二値
化用コンパレータ４から出力電流が抵抗１１に流れ込む
ため、反転入力端子（−）の電位が上昇してレベル監視
用コンパレータ９に基準電圧ｖ２に代えて基準電圧■１
が与えられるようになる。このため、レベル監視用コン
パレータ９の出力は直ちにローレベルに戻る。そして、
受光アンプ２における増幅度設定が適切であって受光信
号のレベルが更に十分する場合には、そのレベルがレベ
ル監視用コンパレータ９に新たに与えられた基準電圧ｖ
ｌを越えたところで（同図（Ｃ）時刻ｔ、）、レベル監
視用コンパレータ９の出力端子が再びハイレベルとなる
。この状態では二値化用コンパレータ４の出力端子もハ
イレベルにあるから、エクスクル−シブオアゲート１４
の出力端子はローレベルになり、従ってインバータゲー
ト１８の出力端子がハイレベルになって安定状態表示灯
１７が点灯する。これにて、受光信号のレベルが上限値
以上にあって適切であることを容易に確認することがで
きる。

また、受光アンプ２における増幅度の設定が不足してい
る等の原因により受光信号のレベルが不適切に低い場合
には、たとえそれが二値化用コンパレータ４の基準値ｖ
ｏを越えるときでも安定状態表示灯１７は点灯せず、逆
に不安定状態表示灯１５が点灯するようになる。即ち、
第３図の波形に示すように、受光信号のレベルが二値化
用コンパレータ４における基準電圧ｖｏを越えるが」−
限値に対応する基準電圧ｖ１を越えないときは、コンパ
レータ４の出力端子のみがハイレベルとなり、コンパレ
ータ９の出力端子はローレベルとなる。

このため、エクスクル−シブオアゲート１４の出力端子
はハイレベルとなり、不安定状態表示灯１５が点灯して
安定状態表示灯１７が消灯するのである。これにより、
受光信号のレベルが二値化のレベルに達していても安定
的な動作には不足するような場合には、これを確実に表
示させることができる。

尚、上記構成において検出体の通過をそれによる遮光に
基づき検出するいわゆる透過形の光電スイッチとして使
用する場合には、受光信号のレベルは当初高いレベルに
あり、遮光時に低いレベルに低下するような変化をする
。この場合では、二値化用コンパレータ４の出力端子は
当初基準値ＶＯよりも高いレベルにあるから、レベル監
視用コンパレータ９には上限値に対応する基準電圧ｖ１
が与えられている。そして、遮光状態となって受光信号
のレベルが下降し、上限値に対応する基準電圧ｖ工及び
基準値ｖｏを順に越えて低下すると、基準値ｖｏを越え
て低下したところで（第２図時刻ｔ４）、二値化用コン
パレータ４の出力端子はローレベルとなり、レベル監視
用コンパレータ９には下限値に対応する基準電圧ｖ２が
与えられるためその出力端子はハイレベルとなる。従っ
て、受光信号のレベルがそれ以上低下しないような不適
切なレベル設定状態においては、エクスクル−シブオア
ゲート１４の出力端子がハイレベルとなって不安定状態
表示灯１５が点灯する。また、受光信号のレベルが十分
に低下するような適切なレベル設定がされている場合に
は、受光信号のレベルが基準電圧ｖ２を下回ったところ
（同図時刻ｔａ）でレベル監視用コンパレータ９の出力
端子がローレベルになるため、エクスクル−シブオアゲ
ート１４の出力端子がローレベルに転じて安定状態表示
灯１７が点灯するようになる。

このように本実施例によれば、二値化のための基準値Ｖ
ｏはレベル監視用の上限値及び下限値に対応する基準電
圧ｖ１．ｖ２の間にあることを利用し、受光信号のレベ
ルが基準値ｖｏを越えて変化するときにレベル監視用コ
ンパレータ９に与える基準電圧を変化させるようにした
から、受光信号のレベルを下限値及び上限値の２つの値
と比較するものでありながら、１つのレベル監視用コン
パレータ９にて済ますことができる。従って、その分、
回路構成を簡素化できてコストの低減化を図ることがで
きる。

第４図は本発明の第２実施例を示す。前記第１実施例と
同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略し、異
なる部分についてのみ説明する。

正の電源ラインＬ＋とグランドラインＧＮＤとの間には
４つの抵抗２１〜２４の直列回路が接続され、二値化用
コンパレータ４の反転入力端子（−）には中央の抵抗２
２．２３間の共通接続点が接続されて基準値ｖｏが与え
られている。また、抵抗２１．２２間の共通接続点は第
１のアナログスイッチ２５を介してレベル監視用コンパ
レータ９の反転入力端子（−）に接続され、且つ抵抗２
３゜２４間の共通接続点は第２のアナログスイッチ２６
を介してやはり同反転入力端子（−）に接続されている
。そして、前記二値化用コンパレータ４の出力端子は第
１のアナログスイッチ２５に直接に接続されると共に、
第２のアナログスイッチ２６のゲートにインバータゲー
ト２７を介して接続されている。従って、二値化用コン
パレータ４からローレベル信号が出力されるときには、
第１のアナログスイッチ２５がオフ状態で第２のアナロ
グスイッチ２６がオン状態になり、レベル監視用コンパ
レータ９の反転入力端子（−）には下限値に対応した基
準電圧ｖ２が与えられる。逆に、二値化用コンパレータ
４の出力端子がハイレベルになるときには、第１のアナ
ログスイッチ２５がオン、第２のアナログスイッチ２６
がオフ状態になるから、レベル監視用コンパレータ９の
反転入力端子（−）には上限値に対応する基準電圧ｖ１
が与えられる。

従って、上記構成によっても、受光信号のレベルが低い
値から上昇する場合にはレベル監視用コンパレータ９の
基準電圧は当初は下限値に対応する低い基準電圧ｖ２で
あり、受光信号のレベルが二値化用コンパレータ４の基
準値Ｖｏを越えると上限値に対応する高い基準電圧■１
に変わるので、１つのレベル監視用コンパレータ９にて
受光信号のレベルを２つの値と比較することができて前
記第１実施例と同様に回路の簡素化を図ることが可能に
なる。

【発明の効果］ 本発明は以上述べたように、二値化用コンパレータにお
ける基準値はレベル監視用コンパレータにおける下限値
及び上限値に夫々対応する２つの基準電圧の間にあるこ
とを利用して受光信号のレベルが基準値を越えて変化し
たときにレベル監視用コンパレータに与える基準電圧を
異ならせるようにしたから、レベル監゛視用コンパレー
タは１つで済み、もって受光信号のレベルを２つの値と
比較しながら回路構成を簡素化することができるという
優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の第１実施例を示し、第１図
は全体の回路図、第２図は受光゛信号レベルが上限値を
越える場合における各部の電圧波形図、第３図は受光信
号レベルが上限値を越えない場合における各部の電圧波
形図、第４図は本発明の第２実施例を示す第１図相当図
である。 図面中、１はフオ、トトランジスタ（受光素子）、・−
゛・１ ２は受光アンプ、３は可変抵抗器、４は二値化用゛、−
・： コンパレータ、９はレベル監視用コンノくレータ、１５
は不安定状態表示灯、１７は安定状態表示灯である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、受光素子に入射する光量に応じた受光信号を所定の
   基準値と比較して二値化する二値化用コンパレータを備
   えると共に、前記受光信号が所定の下限値及び上限値を
   越えて変化したか否かを検出するレベル監視用コンパレ
   ータを設けたものにおいて、前記受光信号が入力される
   レベル監視用コンパレータに、常時は前記下限値及び上
   限値のうちの一方に対応する基準電圧を与え、前記二値
   化用コンパレータが反転動作したときにはそれに基づき
   他方に対応する基準電圧を与えるようにしたことを特徴
   とする光電スイッチ。