JPH0332030B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は投光器によつて被検知物体に光ビーム
を照射し、その拡散反射光を受光器で受光して被
検知物体の有無を検知する反射型の光電スイツチ
に関するものである。

［背景技術］ この種の反射型光電スイツチは、例えば第９図
ａのように構成されている。同図において、受光
素子２の出力電流を受光回路３にて電圧信号に変
換し、その出力を対数増幅回路４を用いて対数変
換することにより、ダイナミツクレンジを拡大し
て感度のよい検出を可能にしており、この信号を
第１の比較回路５に入力し、第１のレベル設定部
８ａから出力される検知距離設定電圧Vaと比較
している。信号処理回路９では発振回路１４から
の同期信号により、ドライブ回路１３で投光素子
１１から光ビームＰを発生させているタイミング
で比較回路５の出力をサンプリングして外光ノイ
ズを除去しており、この信号処理回路９の出力を
リレーなどよりなる出力回路１５と動作表示部１
６とに加えている。余裕表示部１７は受光信号レ
ベルと検知設定レベルとの間に余裕があるかどう
か、換言すればレンズの清掃などを必要としてい
るかどうかを表示するためのものである。第２の
レベル設定部８ｂは上述の検知距離設定電圧Va
よりも若干余裕を持つた余裕表示設定電圧Vbを
第２の比較回路１０に供給しており、上記対数増
幅回路４の出力すなわち受光レベルをこの余裕表
示設定電圧Vbと比較し、受光レベルの方が高い
時に点灯される。

対数増幅回路４は同図ｂに示すように、オペア
ンプＧとフイードバツクダイオードＤとで構成さ
れ、シリコンダイオードの対数特性を利用したも
のであつて、その温度特性はPN接合の温度変化
に伴なうキヤリア濃度の変化などに依存している
ために、この出力信号と比較するための基準レベ
ル設定回路をサーミスタなどを用いた安価な温度
補償回路で構成しても、対数増幅回路４と同等の
温度特性を持たせることは不可能であり、したが
つて両レベル設定部８ａおよび８ｂにも同図ｃに
示すように、対数増幅回路４と同等の対数増幅回
路ＧおよびＤを用いることによつて、高精度の温
度補償を行なつているのである。

しかしながら上記の従来構成には次のような問
題があつた。同図ｄは受光信号レベルと被検知物
体までの距離との関係を示したグラフであり、同
図において、受光レベルが検知設定レベルよりも
高くなると、光電スイツチが動作して検知信号を
出力するのであるが、回路の温度ドリフトやノイ
ズなどにより受光レベルが破線で示したように変
動すると、設定距離付近にある物体を一旦検知し
たのち、物体が移動していないにも拘わらず、光
電スイツチが復帰してしまつたりあるいは動作復
帰を繰り返したりするおそれがあつた。

［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであ
り、一旦物体を検知したのちは、受光レベルに多
少の変動があつても誤動作をしないような光電ス
イツチを提供することを第１の目的とし、そのた
めのヒステリシス幅の設定が検知距離設定電圧に
影響せず、容易に調整ができるような回路構成を
提供することを第２の目的とし、さらにヒステリ
シス幅を外部から可変にすることにより、設置場
所の制約を少なくすることを第３の目的とするも
のである。

［発明の開示］ 第１図ａは本発明の原理図を示したものであ
る。いま物体Ｘが右方から接近し、光電スイツチ
Ａとの距離が検知設定距離L₁になると光電スイ
ツチが動作し、次に物体Ｘが右方へ後退して復帰
設定距離L₂に達すると光電スイツチが復帰する。
同図ｂは被検知物体までの距離と受光レベルとの
関係を示したもので、受光レベルが破線の範囲内
で変動するものとすると、検知設定距離Ｌは
L₁′とL₁″との間で変動する。したがつて復帰設定
レベルを図示のように設定しておけば、すなわち
L₂′とL₂″の範囲がL₁′とL₁″の範囲と重ならないよ
うに設定しておけば、ノイズにより誤動作を生じ
るおそれがない。

第２図は本発明光電スイツチの一実施例を示し
たものである。同図において、レベル設定部８以
外の回路構成は、第９図ａの従来回路と同一であ
るから説明を省略する。レベル設定部８は基準電
圧発生部６とヒステリシス設定部７とで構成され
ており、第３図はその回路例を示したものであ
る。同図ａの実施例において、基準電圧発生部６
では、対数増幅回路４の温度補償を行なうため
に、定電流源J₁で発生した信号をオペアンプＧお
よびシリコンダイオードＤよりなる対数増幅器に
よつて対数変換しており、その出力電圧V₁を抵
抗R₁を介して第１の比較回路５に入力している。
抵抗R₁の出力側には、信号処理回路９から出力
される物体検知信号によつてオンオフ制御されて
いるトランジスタＱを介して、定電流源J₂が接続
されており、抵抗R₁、トランジスタＱおよび定
電流源J₂によつてヒステリシス設定部７が構成さ
れている。定電流源J₁あるいはJ₂は、例えば第４
図に示すような回路で構成される。同図におい
て、電流ミラー回路M₁およびM₂は、単一チツプ
上にベースを共通にして形成された２個のトラン
ジスタの該ベースを入力側トランジスタQinのコ
レクタに接続して形成されたもので、入力側トラ
ンジスタQinに供給される電流が、そのまま出力
側トランジスタQoutのコレクタに定電流化され
て出力される。したがつて電流ミラー回路M₂の
出力側に可変抵抗器Rvを挿入し、この出力電流
を電流ミラー回路M₁の入力電流とすることによ
つて、電流ミラー回路M₁から出力される定電流
Ｉの値を可変に設定することができる。

次に第３図ａの動作を説明すると、検知設定電
圧V₁は定電源J₁のI₁を調整することにより設定さ
れ、復帰設定電圧V₂と検知設定電圧V₁との差す
なわちヒステリシス電圧幅（V₂−V₁）は定電流
源J₂でI₂を調整することにより設定される。いま
トランジスタＱがオフのときには、抵抗R₁には
殆ど電流が流れず、比較回路５に入力される距離
設定レベルVaは検知距離設定電圧V₁となつてお
り、次に物体検知信号がトランジスタＱのベース
に入力されてトランジスタＱがオンされると、抵
抗R₁には定電流源J₂から電流I₂が供給されるの
で、比較回路５には V₂＝V₁＋I₂×R₁ なる電圧が供給されて、比較回路５の基準電圧が
検知設定電圧V₁から復帰設定電圧V₂に切り換え
られるのである。

上記の構成によれば、基準電圧の切換のために
トランジスタＱをオンオフさせても基準電圧発生
部６の出力端の電圧V₁は変化しないので、検知
距離とは独立にヒステリシス幅の設定が可能であ
る。また定電流源J₂を可変にする代わりに抵抗
R₁に可変抵抗器を使用することも可能であり、
さらに同図ｂに示すように、抵抗R₁と抵抗R₂と
を直列に接続して、一方の抵抗R₂にヒステリシ
ス切換用トランジスタＱを並列接続し、両抵抗
R₁およびR₂に定電流源J₂から定電流を流すよう
にすれば、抵抗R₁により検知設定電圧V₁を、抵
抗R₂によりヒステリシス幅I₂×R₂をそれぞれ独
立に設定することも可能である。また同図ｃは１
個の基準電圧発生部６を使用して、検知距離設定
電圧Vaと余裕表示設定電圧Vbの両方を供給でき
るようにしたものである。

第５図および第６図はヒステリシス幅の設定を
工場段階で行なうようにした例を示したものであ
る。第５図において、２１は側面カバーを開いた
状態のケースで、IC２２、抵抗２３、コンデン
サ２４などのチツプ部品を実装したプリント板２
５に、ヒステリシス設定用定電流源J₂の可変抵抗
器R_V2が設けられており、検知感度設定用可変抵
抗器R_V1はケースの外面に設けられている。なお
２６は投光器、２７は受光器、２８は動作表示
灯、２９は余裕表示灯、３０は外部リード線であ
る。第６図の実施例はヒステリシス幅の定電流源
J₂で調整する代わりに抵抗R₁で調整するように
したものである。この場合は比較回路５の入力イ
ンピーダンスが高いので、ノイズを拾い易い可変
抵抗器を用いる代わりに、同図ｂに示すように、
複数の抵抗器Ｒから任意の値を選び他を切断する
ようにしている。

第７図および第８図の実施例はヒステリシス幅
を外部から可変できるようにした例を示したもの
であり、第７図は定電流源J₂の可変抵抗器R_V2を
ケース２１の上面に検知感度設定用可変抵抗器
R_V1と並べて配設したもの、また第８図は可変抵
抗器R_V2の代わりに同図ｂに示すような抵抗切換
スイツチSwを設けたものである。通常ヒステリ
シス幅は、外乱ノイズによる誤動作を防止すると
いう目的のためには、充分余裕をもつて設定して
おけば事足りるのであるが、設置場所の状況によ
つては再調整が必要な場合がある。すなわち第１
図ａにおいて、Lhがヒステリシス幅に対応する
距離すなわち応差の距離であるが、背景に反射率
の高い壁あるいは他の物体Ｂが接近している場合
には、被検知物体Ｘが居なくなつた後も、光電ス
イツチが復帰しないという現象が起こり得る。こ
のような場合には、外乱ノイズに対する余裕を多
少犠牲にしても、応差の距離Lhを縮小すること
ができれば、それだけ設置場所の制約を減らすこ
とができるので便利であり、第７図および第８図
の実施例はそれを可能にしたものである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、反射光レベルと検知距
離設定電圧レベルとを比較して物体を検知する光
電スイツチにおいて、物体検知と同時に検知距離
設定電圧をそれよりも若干余裕を持つた復帰距離
設定電圧に切り換える手段を設けたものであるか
ら、一旦物体を検知すると物体がある程度以上離
れなければ復帰せず、ノイズによつて信号レベル
が変動しても、物体が移動しない限り一度検知動
作した光電スイツチが復帰してしまつたり動作復
帰を繰り返すなどの誤動作を起こすおそれがない
という利点があり、また受光信号と基準電圧設定
入力とをそれぞれ対数変換して比較回路に入力す
ることによつて、受光信号のダイナミツクレンジ
を拡大すると共にその温度補償を行なうようにし
た構成において、基準電圧発生用の対数増幅回路
の出力端に抵抗を接続し、この抵抗に定電流源を
接続したものであるから、検知感度とヒステリシ
ス幅とを互いに独立に設定することができるとい
う利点があり、さらにヒステリシス幅を外部から
可変設定可能にすることにより、設置場所の状況
による制約を緩めることができるという利点があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明光電スイツチの原理説明
図、第２図は本発明の一実施例を示したもので、
ａは全体ブロツク図、ｂは対数増幅回路の具体回
路図、第３図ａ，ｂ，ｃは同上のレベル設定部の
種々の実施例を示した回路図、第４図は同上の定
電流源の具体回路図、第５図および第６図ａはヒ
ステリシス調整手段の種々の実施例を示した斜視
図、第６図ｂは同図ａの要部説明図、第７図およ
び第８図ａはヒステリシス調整手段のさらに他の
実施例を示した上面図、同図ｂは同図ａの要部説
明図、第９図は従来例を示したもので、ａは全体
ブロツク図、ｂおよびｃは要部具体回路図、ｄは
同上の原理説明図である。 １は受光光学系、２は受光素子、３は受光回
路、４は対数増幅回路、５は第１の比較回路、６
は基準電圧発生部、７はヒステリシス設定部、８
はレベル設定部、９は信号処理回路、１０は第２
の比較回路、１１は投光素子、１２は投光光学
系、１３はドライブ回路、１４は発振回路、１５
は出力回路、１６は動作表示部、１７は余裕表示
部、Ｇはオペアンプ、Ｄはシリコンダイオード、
Ｑは基準電圧切換用トランジスタ、J₁，J₂，J₃は
定電流源、R₁，R₂は抵抗、R_V，R_V1，R_V2は可変
抵抗器、M₁，M₂は電流ミラー回路、Qinは入力
側トランジスタ、Qoutは出力側トランジスタ、
Vaは検知距離設定電圧、Vbは余裕表示設定電
圧、Ａは光電スイツチ、Ｘは被検知物体、Ｐは光
ビーム、Ｒは反射光、L₁は検知設定距離、L₂は
復帰設定距離、Lhは応差の距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被検知物体からの反射光の受光信号と、該受
   光信号と比較判別するための基準電圧設定入力と
   を、それぞれ対数増幅回路で対数変換して、比較
   回路に入力するようにした光電スイツチにおい
   て、上記基準電圧発生用の対数増幅回路の出力端
   に抵抗を接続すると共に、該抵抗と上記比較回路
   の入力端との接続点に定電流源を接続し、上記比
   較回路の出力で上記定電流値または抵抗値を２段
   に切り換える手段を設けることにより、上記基準
   電圧にヒステリシスを持たせたことを特徴とする
   光電スイツチ。 ２ 上記ヒステリシス電圧幅を外部から可変に設
   定する手段を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光電スイツチ。