JPS63263917A - 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、受光素子からの受光信号を投光回路からの同
期信号に基づいて同期検波する構成の光電スイッチに関
する。

（従来の技術） 例えば発光素子と受光素子とを対向させて用いる透過形
の光電スイッチにおいて、発光素子から投光される周期
的なパルス光を受光素子で受光し、この受光素子からの
受光信号を投光回路からの同期信号に基づいて同期検波
するものが供されている。これは、例えば照明器具等の
ノイズ光により光電スイッチが誤動作するのを防止する
ためで、受光素子からの受光信号のうち投光タイミング
従って同期信号のタイミングと一致するもののみを同期
検波により検出し、これを積分回路にて積分して同期検
波により検出した受光信号が所定回数以上連続したとき
のみ受光状態と判断し、所定回数に達するまでに同期検
波からの受光信号が途絶えたときは遮光状態と判断する
構成である。これにより、連続して同期信号のタイミン
グと一致する可能性の少ないノイズ光に対応する受光信
号を除去することができる。

ところが、このように同期検波によりノイズ光対策を施
した光電スイッチであっても、従来、互いに似通った投
光周期を有する複数の光電スイッチを並設した場合は相
互に干渉して誤動作し易いという問題があった。これは
、投光周期が近似していると、双方の発光素子からのパ
ルス光の投光タイミングが極めて近接した状態が継続し
てしまい、単に同期検波によるのみでは双方を区別する
ことができなくなるためである。そこで、このような光
電スイッチ間の相互干渉を防ぐため、発光素子から投光
される光の投光範囲を絞って他の光電スイッチの受光素
子に投光されないようにする方法があるが、これでは光
軸が狭くなるので調整が難しく、その上、振動や衝撃に
よって光軸が少しでもずれると誤動作を生じる。また、
双方の光電スイッチの発光素子と受光素子との配置を逆
にすることにより、一方の光電スイッチの発光素子と他
方の光電スイッチの受光素子とが対向することがないよ
うにして相互干渉を防止する方法もあるが、この方法で
は、反射率の高い検出物体を検出する際には一方の光電
スイッチの発光素子からのパルス光が検出物体で反射し
て該発光素子と並設する他方の光電スイッチの受光素子
に入射し、結局干渉を起こしてしまう。更に、発光素子
からのパルス光の投光周期を切換えスイッチにより切換
えるように構成したものも供されてはいるが、このもの
では切換えスイッチを設けるために全体が大形化してし
まうという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 以上説明したように、受光素子からの受光信号を投光回
路からの同期信号に基づいて検出する光電スイッチでは
、複数使用時に相互干渉により誤動作するおそれがあり
、従来これを確実口、っ全体の大形化を招くことなく防
止することが困難であるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、複数使用時にも相互干渉を確実に防止し得、しかもそ
れでいながら大形化を招くことがない光電スイッチを提
供するにある。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） 本発明は、発光素子からパルス光を周期的に投光させる
ための投光回路と、受光素子からの受光信号を前記投光
回路から同期信号を受けて同期検波する同期回路と、該
同期回路からの信号に基づいて積分動作を行う積分回路
とを備えた光電スイッチにおいて、前記積分回路の積分
動作が前記投光回路における前記パルス光の投光周期を
変化させた状態で行われるように構成したことを特徴と
する。

（作用） 同期検波により受光信号が検出されると、積分回路によ
り積分動作がされる。光電スイッチの複数使用時に、万
一、他の光電スイッチからのノイズ光に対応する受光信
号が同期検波により検出されてこの受光信号に基づき積
分動作が行われたとしても、その積分動作は投光回路に
おけるパルス光の投光周期を変化させた状態で行われる
から、他の光電スイッチからのノイズ光が略一定である
という１１情のもとでは、ノイズ光に対応する受光信号
が連続して積分されることはない。

（実施例） 以下、本発明を透過形の光電スイッチに適用した一実施
例について図面を参照して説明する。

まず第１図において、１は投光回路である。この投光回
路１において、２は発振回路で、プログラマブル分周器
３に基準周期の基準パルスを与える。プログラマブル分
周器３は、これの分周比を外部から与えられるデジタル
値により設定できるようになっていて、その設定された
分周比に応じて発振回路２からの基準パルスを分周して
駆動回路４に出力する。駆動回路４は、プログラマブル
分周器３からのパルス信号と同期したパルス電流を発光
素子５に与え、これにより発光素子５からパルス信号に
同期したパルス光を投光させる。以上のようにこの投光
回路１においては、発光素子５から投光されるパルス光
の投光周期を、プログラマブル分周器３に設定される分
周比に応じて変化することができるように構成されてい
る。

一方、６は受光回路である。この受光回路６において、
７は受光素子で、これは検出対象の通過領域を挟んで発
光素子５と対向して設置されている。８は増幅回路で、
受光素子７からの受光信号の交流成分を増幅するように
なっている。ここで、発光索子５から投光されるパルス
光の投光タイミングは同期信号に一致しているから、受
光索子７がそのパルス光を受けたときにおける増幅回路
８からの増幅信号は第２図（ｂ）に示すようになる。

９は比較回路で、増幅回路８からの増幅信号がこれに設
定された基準レベルを」１回ると同期回路１０に与える
二値化信号をハイレベルとし、下回るとロウレベルとす
る（第２図（Ｃ）参照）。またこの同期回路１０にはプ
ログラマブル分周器３がら同期信号（パルス信号）が与
えられていて、その同期信号が入力するタイミングと比
較回路９がらの二値化信号がハイレベルとなるタイミン
グとが一致すると積分回路１１に同期一致信号を出力す
る（第２図（ｄ）参照）。積分回路１１はデジタルカウ
ンタを主として構成されていて、同期回路１０からの同
期一致信号が連続して断たれた遮光状態、或は同期一致
信号が連続して入力する受光状態においてはリセット状
態にあってデコーダー回路１２にカウント値として０を
与えている。

またこの積分回路１１は、遮光状態から同期一致信号を
入力する毎にカウント値をＯから１ずつ増加させ、カウ
ント値が８に達したところでハイレベルのカウントアツ
プ信号を出力回路１３に出力すると共にカウント値をリ
セット状態、且つカウント値が８に達する前に同期一致
信号が断たれたときはその都度カウント値をＯにリセッ
トする。また、受光状態から同期一致信号が断たれると
、同期信号に同期してカウント値をＯから１ずつ増加さ
せ、カウント値が８に達したところで出力をロウレベル
に落としてカウントアツプ信号を断つと共にカウント値
を０にリセットし、且つカウント値が８に達する前に同
期一致信号が入力するときにはその時にカウント値をＯ
にリセットする。出力回路１３は、積分回路１１からの
カウントアツプ信号の入力と同期してハイレベルの受光
検出信号を外部に出力する。一方、デコーダー回路１２
は、積分回路１１から与えられるカウント値に２０を加
算した値をプログラマブル分周器３に分周比として与え
る。

次に上記構成の作用について説明する。発光索子５から
受光素子７にパルス光が連続して入光する受光状態では
、比較回路９から出力される二値化信号は同期信号と同
期しているから、積分回路１１に同期一致信号が連続し
て出力される。これにより、デコーダー回路１２にはカ
ウント値０が与え続けられ、出力回路１３にはカウント
アツプ信号が与えられて出力回路１３からハイレベルの
受光検出信号が出力される。

さて、この受光素子７に発光素子５からのパルス光が連
続的に入光する受光状態において、発光索子５と受光索
子７との間に図示しない検出対象が移動してきて両者間
が遮光状態となったとすると、それまで同期回路１０か
ら積分回路１１に与えられていたパルス光に対応する同
期一致信号が断たれるようになる。そして、遮光状態に
おける第１回目のパルス光の投光タイミングＴ１（ｔＪ
：ｉ３図（ａ）参照）となっても、同期一致信号が積分
回路１１に入力しないときは、そのタイミングＴ１で積
分回路１１からデコーダー回路１２に与えられているカ
ウント値がＯから１に増加される（同図（ｅ）参照）。

すると、プログラマブル分周器３に与えられる分周比が
２０から２１となって（同図（ｆ）参照）、これにより
遮光状態における第２回目のパルス光の投光周期がそれ
までの受光状態における投光周期よりも長くなる。そし
て第２回目の投光タイミングＴ２となっても同期一致信
号が積分回路１１に入力しないときは、そのタイミング
Ｔ２で積分回路１１に与えられるカウント値が１から２
に増加され、これにより更に投光周期が長くなる。斯様
にして投光タイミングとなってもそのタイミングで同期
一致信号が積分回路１１に入力しない毎に投光周期が順
に、長くなり、そして同期一致信号が断たれてから８回
目の投光タイミングＴ３となっても同期一致信号が積分
回路１１に入力しないときは、積分回路１１から出力回
路１３にカウントアツプ信号が出力される（同図（ｇ）
参照）と共に積分回路１１からデコーダー回路１２に与
えられるカウント値が７からＯとなる（同図（ｅ）参照
）。以後、遮光状態が継続すれば、発光素子５から投光
されるパルス光の投光周期は一定値を維持し、且つ出力
回路１３からの受光検出信号が断たれた状態が維持され
る（同図（ｈ）参照）。

次に発光索子５と受光素子７との間に位置している検出
対象の移動が進むと、発光素子５からのパルス光が受光
素子７に入光するようになる。そして、受光状態におけ
る第１回目のパルス光の投光タイミングＴ４で同期一致
信号が積分回路１１に入力すると、積分回路１１が積分
動作を行なってデコーダー回路１２に与えるカウント値
をそれまでのＯから１に増加する。これによりプログラ
マブル分周器３の分周比が２０から２１となり、プログ
ラマブル分周器３は発振回路２からの基準パルスを２１
パルス入力したところで次のパルスを駆動回路４に出力
する。従って、受光状態における第２回目のパルス光の
投光周期が長くなる。

そして、第２回目の投光タイミングＴ、で同期一致信号
が積分回路１１に入力すると再び積分動作が行われてデ
コーダー回路１２に与えられるカウント値が１から２と
なり、パルス光の投光周期が更に長くなる。斯様にして
パルス光の投光タイミングで同期一致信号が積分回路１
１に入力する毎に投光周期が長くなり、そして、投光タ
イミングで同期一致信号が積分回路１１に入力するよう
になってから８回目の投光タイミングＴ６で積分回路１
１に同期一致信号が入力すると、積分回路１１は出力回
路１３にカウントアツプ信号を出力すると共にデコーダ
ー回路１２に与えるカウント値をリセットして０とする
。以後、受光状態が継続する限り発光索子５から投光さ
れるパルス光の周期は一定値を維持すると共に、出力回
路１３から受光検出信号が出力される。

さて、上記構成の光電スイッチでは、蛍光灯等からのノ
イズ光等が受光素子７に入光したときは増幅回路８にお
いてその受光信号の交流成分か増幅され、比較回路９で
二値化されてしまうが、蛍光灯等のノイズ光の変調周期
は発光索子５からのパルス光の投光周期と大きく異なっ
ていることにより同期信号と一致する可能性が極めて少
ないので、同期回路１０においてノイズ光に対応するノ
イズを確実に除去することができる。ところが、同種の
光電スイッチを複数個並べた場合は、隣接した他方の光
電スイッチからのパルス光（ノイズ光）が受光素子７に
入光するに加え、お互いの投光周期が近似しているので
、隣接した光電スイッチからのパルス光が連続して投光
タイミングと一致して相互干渉を起こすおそれを生じる
が、本実施例の光電スイッチでは次のようにして相互干
渉を防止している。

今、発光素子５と受光素子７との間に検出対象が移動し
てきて両者間が遮光状態になったとする。

受光索子７にパルス光は入光しない筈であるが、並設さ
れた同種の光電スイッチから投光周期が近似するパルス
光（ノイズ光）が受光素子７に投光されることがある。

このとき、ノイズ光の入光タイミングが発光素子５から
のパルス光の投光タイミングと離れているときはそのノ
イズ光に対応する二値化信号（第４図（ｃ）参照）は同
期回路１０において除去される。しかしながら、各光電
スイッチの投光周期は完全に一致していないので、ノイ
ズ光の入光タイミングは同期信号に徐々に接近するよう
になり、ついには同期信号のタイミングと比較回路９か
らのパルス光に対応する二値化信号のタイミングとが一
致するようになる。すると、同期回路１０から積分回路
１１に同期一致信号（同図（ｄ）参照）が与えられるた
め、これに基づいて積分回路１１が積分動作を行ない、
リセット状態にある積分回路１１からデコーダー回路１
２に与えられるカウント値が０から１となり（同図（ｅ
）参照）、これによりプログラマブル分周器３は発振回
路２から基準パルスが２１パルス与えられたところで次
のパルスを駆動回路４に与えるようになる。即ちこの場
合は、発光索子５のパルス光の投光周期が長くなり、次
のパルス光の投光タイミングが変化されてそれまでのタ
イミング（同図（ａ）において破線で示す）より遅れる
ようになる。この結果、その投光タイミングはそれまで
と同じタイミングで入光するノイズ光の入力タイミング
から離されることになり、ノイズ光に対応する二値化信
号は同期回路１０により確実に除去されるようになる。

斯様にして発光索子５と受光素子７との間が検出対象に
より遮光された遮光状態において、他の光電スイッチか
ら投光周期が近似するノイズ光が入光したとしても、そ
のノイズ光に対応するノイズが連続して同期回路１０か
ら積分回路１１に送られることを防止することができる
。従って、検出対象が遮光位置に侵入しているにもかか
わらずそれを検出できなくなることが確実に防止される
。

また、本実施例によれば、切換えスイッチを設けること
なく投光周期を変化させてノイズによる影響を防止する
ことができるので、全体が大形化することもない。

尚、本実施例では、デコーダー回路１２からプログラマ
ブル分周器３に与える分周比を積分回路１１からのカウ
ント値に２０を加えた値としたが、これに代えて分周比
を例えば積分回路１１からのカウント値が偶数であると
きは２０とし、奇数であるときは２５となるように構成
してもよい。また、分周比は積分動作の開始とは無関係
に常に変化するように構成してもよく、要は積分動作が
パルス光の投光周期を異ならせた状態で行われるように
すればよいものである。

更に、積分回路１１はデジタルカウンタを主として構成
するのではなく、コンデンサを備えた電荷蓄積型の電気
回路で構成し、その出力に応じてデコーダー回路１２か
らプログラマブル分周器３に与える分周比を変化させる
ようにしてもよい。

その他、本発明を反射形の光電スイッチに適用してもよ
い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施でき
る。

［発明の効果］ 本発明は以上の記述から明らかなように、積分回路の積
分動作が投光回路におけるパルス光の投光周期を変化さ
せた状態で行われるように構成したから、互いに似通っ
た投光周期を有する複数の光電スイッチを並設したとき
でも、相互干渉を確実に防止することができる。しかも
、これを切換えスイッチ等を用いることなく構成できる
から、全体の大形化を防止できるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示していて、第１図は全体の
ブロワ゛り図、第２図は各信号の波形図、第３図は遮光
状態と受光状態における各信号の波形図、第４図は遮光
状態においてノイズ光が入光したときにおける各信号の
波形図である。 図面中、１は投光回路、５は発光素子、７は受光素子、
１０は同期回路、１１は積分回路である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、発光素子からパルス光を周期的に投光させるための
   投光回路と、受光素子からの受光信号を前記投光回路に
   おける投光周期に同期した同期信号を受けて同期検波す
   る同期回路と、この同期回路により検出した受光信号に
   基づいて積分動作を行う積分回路とを備えたものにおい
   て、前記積分回路の積分動作が前記投光回路における前
   記パルス光の投光周期を変化させた状態で行われるよう
   に構成したことを特徴とする光電スイッチ。