JPH03236285A - ヒステリシスを有して端子数の少ないフォトインタラプタ - 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、民生用、産業上の各分野において使用されて
いる電気接点を有するスイッチに代って同様な目的に用
いられる、ヒステリシスを有して端子数の少ないフォト
インタラプタに関するものである。

（従来の技術） 従来、フォトインタラプタ１２は、第６図に示す如く発
光ダイオードＬＥＤとフォトトランジスタＰ−Ｔｒを対
向させて設置して、発光ダイオードＬＥＤに所定電流を
流して発光させた光・をフォトトランジスタＰ−Ｔｒに
投射し、受光したフォトトランジスタＰ−Ｔｒに発生し
た受光出力を負荷に接続された適当な回路で検知、増巾
して起動信号として、負荷に対しスイッチ・ＯＮの状態
を回路に形成し、反対に発光ダイオードＬＥＤとフォト
トランジスタＰ４’ｒとの間の光路に、適当な材料から
なる遮蔽材１３を挿入して光を遮断し、フォトトランジ
スタＰ−Ｔｒの受光出力を０になったとき、負荷に対し
スイッチＯＦＦの状態を回路（こ形成するように構成し
て、従来のスイッチと同機能を果すようにしている。

このフォトインタラプタ１２によるスイッチ機構は、従
来のスイッチのような電気接点がないため故障の発生頻
度が極めて低いものである。

（発明が解決しようとする課題） 上記のフォトインタラプタ１２は、従来のスイッチのよ
うに故障の発生頻度が高い電気接点がない長所を有する
反面、光源を有する所から光源に与える電源が必要とな
り、さらにフォトトランジスタＰ−Ｔｒの受光出力を処
理する信号処理回路も必要となるため、従来のスイッチ
に比較して配線数が多くなる等の短所がある。

又従来のフォトインタラプタ１２は、発光ダイオードＬ
ＥＤとフォトトランジスタＰ−Ｔｒとの間の光路を、遮
蔽材１３で開放、遮断することによりスイッチの機能を
果す訳であるが、遮蔽材１３番こより光路を遮断して行
くとフォトトランジスタＰ−Ｔｒの受光出力を検出した
信号の出力が次第（こ減少して行くので、スイッチ機構
を形成したときのスイッチング特性が悪いと云う欠点も
ある。

（課題を解決するための手段） 本発明は、従来のこのような問題点に着目してなされた
ものであって、発光ダイオードＬＥＤのような発光素子
とフォトトランジスタＰ−Ｔｒのような受光素子とを特
定な回路条件のもとに接続して、両者の接続回路にヒス
テリシス特性を附与することにより受光出力を検出した
信号（以下受光出力の信号と云う）の出力波形の整形な
どの機能を持たせる事が可能となったフォトインタラプ
タを提供することにより、上記問題点を解決することを
目的としている。

本発明は、発光素子と受光素子とを直列接続して正帰還
回路を形成すると共に、該受光素子に自己復帰できる値
に負方向に対して制限を加えるバイパス回路を並列接続
したことを特徴とするヒステリシスを有して端子数の少
ないフォトインタラプタである。

（作用） フォトインタラプタは、極めて良好なスイッチング特性
を有し、チャタリング等を含めて誤動作の少ないスイッ
チ機構を形成できる。

又フォトインタラプタは、ヒステリシスを有して、受光
出力の信号の出力波形を整形する機能を有しているので
、複雑な波形整形回路を簡略化して、機器の回路を簡易
にする。

又フォトインタラプタは、従来のものに比較して端子数
を少なくすることができたので、機器としての組立てが
容易である。

又フォトインタラプタは、構造が簡単なので、製作が極
めて容易であり、そのうえ特別な部品を使用していない
ので、量産化が容易である。

（実施例） 本発明を第１図〜第３図に示す一実施例に基づいて以下
詳述する。フォトインタラプタ１の基本的回路を示す第
１図において、所要間隔で対向させて設置した発光ダイ
オードＬＥＤのような発光素子２と、フォトトランジス
タＰ−Ｔｒのような受光素子３とを直列接続して正帰還
回路を形成し、発光素子２に所要の発光電流を供給する
と共に、受光素子３が自己復帰できる値に負方向に対し
て制限を加えられる、定電流回路からなるバイパス回路
４を受光素子３に並列接続して構成したものである。従
来の出力端子が３個以上のものを２個に減少させている
。

定電流回路は図示された如く、直列接続された抵抗とダ
イオードに、直列接続されたトランジスタ（ベースを抵
抗とダイオードの中点（こ接続）と抵抗を並列接続した
ものである。

このフォトインタラプタ１の機能作用を、■側を負荷５
を介して受光素子３に、○側を発光素子２に夫々接続し
て電源６を挿入した装置により以下説明する。先づバイ
パス回路４である定電流回路により生成された所定電流
（発光電流）が発光素子２を流れて発光させ、この光が
受光素子３に入光して両者の間に光路を形成して、受光
素子５に受光出力が発生する。

次に受光出力により生成された光電流が発光電流と共に
発光素子２を流れるので、発光素子２の発光光量が増大
し、この光量の増大した光が受光素子３に入光するため
、受光素子３の光電流も増大することになる。この現象
の繰返しにより光電流が次第に増大して、接続された負
荷５に依り制限されることで飽和状態に至るまで電流が
なだれ的に増大する。

このことから負荷に流れる電流は、光路が遮蔽材７で遮
断されていると、バイパス回路で生成された微小な値に
設定されている発光電流のみであり、遮蔽材７が移動し
て光路が形成されると、上記の如く急激に増大すること
になる。形成された光路が亦び遮断されると上記の動作
が逆になり電流は急激に減衰することになる。

これらのことからフォトインタラプタ１にはヒステリシ
スを有することになり、受光素子３に発生した受光出力
の信号の出力波形を整形する機能を有するようになる。

発光素子２である発光ダイオードＬＥＤと受光素子３で
あるフォトトランジスタＰ−Ｔｒとの間に遮蔽材７を移
動させて、光路を開閉したときの受光出力の信号の変化
を実測したデータを第３図に示す。

尚、Ａは本発明に係るフォトインクラブタ１、Ｂは従来
のフォトインタラプタである。また実験は、同一の実験
器を使用し、両フォトインタラプタＡ、Ｂに印加する電
源電圧と、回路に挿入される負荷５′の値を同一にして
、受光出力の信号の出力が負荷５′によって充分飽和す
ることを条件とした。

第３図に示されたデータ船こよれば、従来のフォトイン
タラプタＢの場合は、遮蔽材７を引き下げて光路を遮断
したとき遮断面積が大きくなる（こつれでフォトトラン
ジスタＰ−Ｔｒに発生した受光出力の信号の出力電圧が
徐々に減少しているが、本願発明に係るフォトインタラ
プタへの場合は、光路の遮断面積が大きくなっても受光
出力の信号の出力電圧が減少することなく直線的に水平
移行し、光路を完全に遮断したとき直線的に降下して受
光出力が０になっている。この現象は、主として発光ダ
イオードＬＥＤとフォトトランジスタＰ−Ｔｒの間に、
正帰還回路が形成されているためと考えられ、この特性
はスイッチング機能に対して最適の状態を表示している
。

又光路を遮断した遮蔽材７を逆に光路が開かれるように
引き上げて行くと、フォトインタラプタＢの場合は、光
路を遮断したときの電圧変化曲線をこ乗って、受光出力
の信号の出力電圧が遮蔽材７の開くにつれて徐々に上昇
するが、フォトインタラプタＡの場合は、フォトトラン
ジスタＰ−Ｔｒからの光電流が成る値（こ達するまで受
光出力の信号の出力電圧が上昇せず、所定値に達したと
き直線的（こ上昇して光路を遮断したときの電圧変化曲
線に乗って直線的に水平移行している。

フォトインタラプタＡは、明らかに所謂ヒステリシス特
性を有しているものであって、フォトトランジスタＰ−
Ｔｒに発生した受光出力の信号の出力波形を整形する機
能を有している。

この場合、フォトインタラプタＡは、極めて良好なスイ
ッチング特性を有し、チャタリング等を含めて誤動作の
少ないスイッチ機構を形成できる。

又フォトインタラプタ１は、ヒステリシスを有して、受
光出力の信号の出力波形を整形する機能を有しているの
で、複雑な波形整形回路を簡略化して、機器の回路を簡
易にする。

又フォトインタラプタ１は、従来のものに比較して端子
数を少なくすることができたので、機器としての組立て
が容易である。

又フォトインタラプタ１は、構造が簡単なので、製作が
極めて容易であり、そのうえ特別な部品を使用していな
いので、量産化が容易である。

上記の一実施例をこおいて、フォトインタラプタ１は、
発光素子２として発光ダイオードＬＥＤ。

受光素子３としてフォトトランジスタＰ−Ｔ’ｒを夫々
用いたが、発光ダイオードＬＥＤ及びフォトトランジス
タＰ−Ｔｒの代りに、両者と同程度の機能を有するなら
ば他の素子を用いても良い。

又フォトインタラプタ１は、バイパス回路４として定電
流回路を用いたが、この定電流回路の代りに、第４図に
示す如く所要抵抗の抵抗８（第４図−イ）、定電流ダイ
オード９（第４図−口）、または三端子レギュレータ１
０（第４図−八）の何れかを用いても良い。

又フォトインタラプタ１は、第５図に示す如くバイパス
回路４の接続点を切り放して外部接続端子に導きリセッ
ト端子１１を設けることにより受光出力の信号を保留で
きるフォトインタラプタ１′を形成することができる。

このフォトインタラプタ１′においては、リセット端子
１１からバイパス回路４を介して発光素子２に発光電流
を流すことにより通常動作状態にする。

（発明の効果） 本発明は上記の構成を有するので次の効果を奏する。

（１）極めて良好なスイッチング特性を有して、チャタ
リング等を含めた誤動作の少ないスイッチ機構を形成で
きて、需要家の要望を充足させることができる。

（２）回路にヒステリシスを有して受光出力を検出した
信号の出力波形を整形する機能を有して、整形回路の簡
略化ができて、さらに端子数を少なくすることができて
、組立を容易にして、機器の原価低減を計ることができ
る。

（３）構造が簡単なので、製作が極めて容易であり、そ
のうえ特別な部品を使用していないので量産化を計るこ
とができ、前（２）項と相俟って需要家に安価で提供で
きる。

（４）上記各項が相俟って販売増強に貢献して、企業利
益の増進に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の一実施例で、第１図び基本回
路図、第２図が機能作用を説明するための一部簡略した
回路図、第３図が光路を遮蔽材で開閉した場合における
遮蔽材の移動距離と受光出力を検出した信号の出力電圧
との関係図、第４図はバイパス回路の他の例を示す一部
簡略した回路図、第５図は基本回路にリセット端子を設
けた他の例を示す一部簡略した回路図、第６図は従来の
フォトインタラプタを示す概略図である。 １．１・・・フォトインクラブタ ２・−・発光素子　　　　　３・・・受光素子４・・・
バイパス回路　　　５，５・・・負荷６・・・電源　　
　　　　　７・・・遮蔽材８・・・抵抗　　　　　　　
９・・・低電流ダイオード１０・・・三端子レギュレー
タ Ｐ−Ｔｒ・・・フォトトランジスタ ＬＥＤ・・・発光ダイオード

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）発光素子と受光素子とを直列接続して正帰還回路
   を形成し、該受光素子に自己復帰できる値に負方向に対
   して制限を加えるバイパス回路を並列接続したことを特
   徴とするヒステリシスを有して端子数の少ないフォトイ
   ンタラプタ。
2. （２）発光素子が発光ダイオードで、受光素子がフォト
   トランジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のフォトインタラプタ。
3. （３）バイパス回路を定電流回路で構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のフォト
   インタラプタ。
4. （４）バイパス回路を抵抗または定電流ダイオードまた
   は三端子レギュレーターの何れかで構成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載のフォト
   インタラプタ。