JPH01296185A

JPH01296185A - センサ

Info

Publication number: JPH01296185A
Application number: JP63127661A
Authority: JP
Inventors: Shiro Nakagawa; 士郎中川
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-05-24
Filing date: 1988-05-24
Publication date: 1989-11-29

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、送信素子及び送信素子と対となって送信出力
を受ける受信素子とを備えるセンサ、例えば光センサや
超音波センサに関し、送信素子の送信出力を受信素子の
受信出力で制御する帰還制御系を有することにより、簡
単な回路構成で、安定動作のために必要なヒステリシス
特性及び急峻なスイッチング特性が得られるようにした
ものである。

〈従来の技術〉第１２図は従来より知られている光センサの回路図で、
１は検知体、２は発光素子でなる送信素子、３は受光素
子でなる受信素子、４はシュミットトリガ回路等のヒス
テリシス特性を持つ回路として構成された波形整形回路
、Ｒ１，Ｒ２は抵抗、（イ）は電源線、（ロ）は出力信
号線、（ハ）は共通線である。■、は電源電圧、Ｖｏは
検知出力、Ｇはアース端子を示す。この従来例では、送
信素子２から放射されて検知体１の表面で反射した反射
光を、受信素子２で受光する反射型センサを示す。セン
サの他の例としては、送信素子２と受信素子３とを対向
して配置し、両者２−３間で送信素子２から放射された
送信波が検知体１によって遮断されたとき、検知出力Ｖ
。を生じる遮断型センサも知られている。

第１２図に示す光センサにおいて、検知体ｔ　ｈ）ら送
信素子２及び受信素子３までの相対距離ｄが遠い場合、
検知体１によって反射されて受信素子３に入射する反射
光は殆どない。検知体５が矢印ａ方向に移動して送信素
子２及び受信素子３に近づき、相対距＠ｄが短くなるに
つれて、検知体１で反射されて受信素子３に入射する反
射光が増え、それにつれて出力信号線（ロ）に流れる電
流が増える。この増加した電流値を検知出力■。として
利用する。この場合、受信素子３から出力される電流信
号は、検知体１の相対距＠ｄの変化に対応してアナログ
的に変化するので、光学的雑音の影響を受けて誤動作を
生じ易い。これを防止するため、受信素子３の電流信号
をシュミットトリガ回路等の波形整形回路４で波形整形
して検知出力■。とする。また、波形整形回路４は、チ
ャタリングを生じさせることなく安定に動作させる必要
から、ヒステリシス特性を持たせである。

第１２図のセンサは、共通線（ハ）を出力信号線及び電
源線として共用し、この共通線（ハ）と電源線（イ）を
電源供給路とし、共通線（ハ）と出力信号線（ロ）を信
号伝送路とする３線式であるが、電源線を信号線として
共用する２線式のものも考えられる。２線式の場合は、
３線式に比較して、配線が簡易になるという利点がある
。

第１３図は、第１２図に示した公知の３線式センサから
容易に推考できる２線式光センサの回路図を示している
。図において、第１２図と同一の参照符号は同一性ある
構成部分を示している。５は波形整形回路４の出力によ
って駆動されるトランジスタ等の３端子増幅素子、Ｒ３
は抵抗、ＶＯＩ、ＶＯ２は検知出力、ＲＬは検出用の抵
抗である。２線式の回路構成をとる場合は、受信素子３
の電流増加分だけでは不充分であるので、トランジスタ
等の３端子増幅素子５を挿入し、この３端子増幅素子５
に波形整形回路４の波形整形出力を入力することにより
、検知出力ＶＯを増大させる必要がある。３端子増幅素
子５は、２線式をとる関係上、送信素子２と並列に、電
源線として共用されている信号線（ロ）−（ハ）間に接
続しなければならない。

〈発明が解決しようとする問題点〉しかしながら、第１２図及び第１３図に示した技術にお
いては、送信素子２及び受信素子３から独立した部品と
なっているシュミットトリガ等の波形整形回路５を接続
する必要があり、回路構成が複雑化し、コスト高になる
。

また、第１３図に示す２線式の光センサは、受信素子３
が検知体１からの反射光を受光し、その受光出力により
３端子増幅素子５がオンになり電流が増えると、検出用
の抵抗ＲＬの電圧降下が増え、送信素子２に対する供給
電圧が低下し、送信出力たる発光量が低下するため、動
作が不安定になりでしまうという問題点がある。

く問題点を解決するための手段〉上述する従来の問題点を解決するため、本発明は、第１
図及び第２図に示すように、送信素子２と、送信素子２
と対となって送信出力を受ける受信素子３とを備えるセ
ンサにおいて、送信素子２の送信出力を受信素子３の受
信出力で制御する帰還制御系６を有することを特徴とす
る。

く作用〉第１図は本発明に係る２線式反射型センサのブロック図
、第２図は同じく遮断型センサのブロック図である。第
１図の反射型センサにおいて、帰還制御系６は、検知体
１が近づいて受信素子３の受信量が増加したとき、送信
素子２の送信出力を増大させる正帰還制御動作が得られ
るように構成する。検知体１が矢印ａ方向に移動して送
信素子２及び受信素子３に近づき、検知体１で反射され
た反射波が受信素子３で受信され、その受信出力が帰還
制御系６に与えられる。帰還制御系６の制御動作は正帰
還制御であり、送信素子２は送信出力が増える方向に制
御される。このため、受信素子３に入射する反射波が益
々増え、更にそれによって送信素子２の送信出力が増加
するという回路動作が繰返され、シュミットトリガ回路
等の波形整形回路を付加することなしに、急峻なスイッ
チング特性を持つ検知出力Ｖ。が得られる。

検知体１が矢印す方向に移動して遠ざかる場合は、受信
出力の高い状態から正帰還作用を受けながら受信出力が
減少する方向となるので、近づく場合よりも遠い位置ま
で、検知体１が後退したときにオフとなる。このため、
ヒステリシス特性を持つようになり、安定した動作が得
られる。

第２図の遮断型センサの場合は、帰還制御系６は、検知
体ｌが矢印Ｃ方向に移動して送信素子２と受信素子３と
の間に入り、受ｆ３素子３の受信量が減少したとき、送
信素子２の送信出力を減少させる正帰還制御作用が得ら
れるように構成する。

第２図の参照符号７はこのような正帰還動作を行なわせ
るためのインバータである。

第１図及び第２図は２線式センサを示しているが、これ
から類推して３線式センサを構成することもできる。

〈実施例〉第３図は本発明に係る２線式の反射型光センサの回路図
である。図において、第１２図及び第１３図と同一の参
照符号は同一性ある構成部分を示している。この実施例
は光センサを示すので、送信素子２はフォトダイオード
等の発光素子で構成され、受信素子３はフォトトランジ
スタ等の受光素子で構成される。帰還制御系６は、トラ
ンジスタ等の３端子増幅素子６１の主電極Ｃ，、Ｅ、を
送信素子２と直列に接続すると共に、制御電極Ｂ１に受
信素子３のエミッタＥ２を接続して構成しである。Ｒ４
は３端子増幅素子６１がオフであるときにも、送信素子
２に駆動電流を流しておくための抵抗である。

次に第４図を参照して動作を説明する。まず、検知体１
が矢印ａ方向に移動して送信素子２及び受信素子３に近
づき、相対距離ｄが短くなると、送信素子２から放射さ
れて検知体１で反射された反射光が、受信素子３に入射
するようになり、受信素子３に受光出力を生じる。受信
素子３の受光出力は帰還制御系６に与えられる。帰還制
御系６は送信素子２から放射される光量を増大する方向
の制御動作を行なう。これにより、受信素子３に入射さ
れる反射光量が増加し、更にそれが送信素子２から放射
される光量及び受信素子３に入射する反射光量を増加さ
せるという正帰還制御作用が得られ、３端子増幅素子６
１が急速にオンとなる。ｄ　ｏｎは３端子増幅素子６１
がオンとなる検知体１の相対距離を示す。

検知体１が矢印す方向に８動して遠ざかる場合は、受信
素子３の受光出力が、高レベルから正帰連作用を受けな
がら減少する方向となるので、３端子増幅素子６１は、
検知体１が、オンとなる位置ｄ。ｎの位置よりも、遠い
位置ｄ。ｆｆまで後退したときにオフとなる。

第５図〜第１０図は反射型光センサの更に別々の実施例
を示している。まず、第５図はフォトトランジスタとト
ランジスタとをダーリントン接続して１部品化されたフ
ォトダーリントン素子を使用した例を示し、ダーリント
ン接続のフォトトランジスタを受信素子３とし、同じく
トランジスタを３端子増幅素子６１として使用する。

第６図は、受信素子３から３端子増幅素子６１へ供給さ
れる受光出力の極性を、第３図及び第５図の場合と逆に
したものである。即ち、受信素子３を構成するフォトト
ランジスタのコレクタＣ２側から、インバータ６２を介
して、３端子増幅素子６１に受光信号を供給するように
なっている。

Ｒ６は抵抗である。

第７図〜第１０図は第３図、第５図及び第６図の２線式
センサから変形された３線式センサの具体側を示してい
る。第７図〜第１Ｏ図において、参照符号Ｒ２〜Ｒ１１
は抵抗である。第８図はトランジスタで成る３端子増幅
素子６１が出力アンプとして動作するので、第７図に比
較して出力波形の整形作用がよくなる。

第１１図は第３図の反射型光センサを変形して得られた
遮断型光センサの具体例である。帰還制御系６は、３端
子増幅素子６１の主電極ＣＩ、Ｅ、を、送信素子２と直
列に接続すると共に、制Ｏ１ｌ電極Ｂｌ　に受信素子３
のコレクタＣ２を接続することにより構成しである。Ｒ
１２は抵抗である。

図示は省略したが、第５図〜第１Ｏ図の実施例から変形
した遮断型光センサも容易に得ることができる。なお、
第３図〜第１１図において、第１２図及び第１３図と同
一の参照符号は同一性ある構成部分を示している。また
、上記実施例では、光センサの具体例を示したが、超音
波センサにも適用できる。

〈発明の効果〉以上述べたように、本発明は、送信素子と、送信素子と
対となって送信出力を受ける受信素子とを備えるセンサ
において、送信素子の送信出力を受信素子の受信出力で
制御する帰還制御系を有することを特徴とするから、簡
単な回路構成で、ヒステリシス特性及び急峻なスイッチ
ング特性を有するセンサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明に係るセンサの各ブロック図
、第３図は本発明に係るセンサの電気回路図、第４図は
同じくその動作を示す図、第５図〜第１１図は本発明に
係るセンサの別々の実施例における各電気回路図、第１
２図及び第１３図は従来のセンサの各電気回路図である
。１・・・検知体　　　　　２・・・送信素子３・・・受
信素子　　　　６・・・帰還制御系６１・・・３端子増
幅素子第１図第３図第４図距難ｄ第５図 ■ 第６図第７図第８図第９図第１２図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）送信素子と、前記送信素子と対となって送信出力
を受ける受信素子とを備えるセンサにおいて、前記送信
素子の送信出力を前記受信素子の受信出力で制御する帰
還制御系を有することを特徴とするセンサ。
（２）前記送信素子は発光素子であり、前記受信素子は
受光素子であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のセンサ。
（３）前記帰還制御系は、前記受信素子の受信量が増加
したとき前記送信素子の送信出力を増大させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載のセ
ンサ。
（４）前記帰還制御系は、前記受信素子の受信量が減少
したとき前記送信素子の送信出力を減少させることを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に記載のセ
ンサ。
（５）２本の出力信号線を電源線として共用する２線式
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項
、第３項または第４項に記載のセンサ。
（６）２本の出力信号線のうちの１本を電源線として共
用する３線式であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項、第２項、第３項または第４項に記載のセンサ。