JPH0352916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は人や物体の存在の有無を、投受光器間
の遮光の有無により検出するパルス変調方式の光
電スイツチに関し、特に投光器の発光タイミング
を受光器側で知ることができない、いわゆる非同
期式の光電スイツチにおける誤動作防止に関す
る。

従来の技術 自動ドアの開閉制御や工場内で移動するワーク
や機器の有無検出に用いられる光電スイツチは、
連続光を用いる直流方式のものと、パルス状の断
続光を用い、その受光回数によつて受光か遮光か
を判定するパルス変調方式のものがあるが、外乱
光等のノイズの影響を受けにくいことからパルス
変調方式のものが多く用いられる。

上記パルス変調方式は、一般に投光素子の発光
タイミングに同期して開くゲート回路によつて受
光素子の出力を選択的に取り出している。これは
同期式と呼ばれるもので、上記ゲート期間外に入
力された外乱光等によるノイズを受けつけない効
果がある。

しかし設置場所等の制約により投光器と受光器
とを離して設置しなければならず、投光素子の発
光タイミングを受光器側で知ることができない場
合がある。この場合はいわゆる非同期式の光電ス
イツチが使用される。この非同期式の光電スイツ
チは通常受光パルスの数を積分し、その積分量が
所定値に達したことをもつて受光パルスが所定数
連続して入力したことを検出し、受光状態である
か遮光状態にあるかを判定している。

発明の解決しようとする問題点 上記非同期式の光電スイツチは、電磁開閉器の
遮断動作等に伴つて発生する高周波が重畳したノ
イズが入力されると、積分回路が微少時間で飽和
し誤判定動作することがある。

また上記非同期式の光電スイツチの内には、投
光周期に一致する周期で受光素子が受光したとき
受光状態であると判定する、いわゆる周期検定を
しながら積分動作をするものもある。この周期検
定回路を持つ光電スイツチは、非周期器なノイズ
に対しては、それを受けつけない効果がある。し
かし高周波が重畳したノイズが投光周期に近似し
た時間間隔で発生した場合、或いはこのノイズが
積分回路が受光判定するのに必要な時間幅で発生
すると、やはり誤つた受光判定動作をする。

なお、ノイズ混入から誤動作を防止する工夫と
して、実開昭53−112780号公報の考案及び特開昭
57−70477号公報の発明がある。

しかし前者考案は、受光中に高周波ノイズの混
入があると、受光中であるにもかかわらず、遮光
とする誤出力を発生する。また後者発明も遮光中
に一定パルス数以上の高周波ノイズが連続して入
ると、受光と判断する誤出力を発生する。

そこで、本発明は高周波が重畳したノイズが入
力されたときでも誤動作することがない光電スイ
ツチを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、高周波が重畳したノイズが入力され
たとき起きる非同期式光電スイツチの上記誤動作
を除去するためになされたもので、次の構成手段
からなる。

すなわち本発明は投光素子から所定の周期で投
光される光を受けて受光パルスを発生する受光素
子と、この受光パルスを積分してその積分量が所
定値に達するか否かによつて遮光状態にあるか受
光状態にあるかを判定して出力する積分回路を具
備した光電スイツチにおいて、受光パルスをカウ
ントし所定周期ごとにリセツトされて、その間
に、そのカウント数が遮光状態にない投光素子か
ら受けるべき正規のパルス数より多く定めた設定
値を越えたとき、上記積分回路に、その時点の判
定結果を保持させたまま、その判定動作を停止さ
せるノイズパルス検出器を設けたものである。

実施例 本発明を、周期検定機能付きの積分回路を持つ
光電スイツチにおいて実施した具体例について、
図面を参照しながら以下説明する。

第１図において、１はフオトトランジスタ等の
受光素子、２はパルス増幅器、３は一定レベル以
上の正の信号成分を取り出して受光パルスＡとし
て出力する振幅弁別器、４はLED等の投光素子、
５は投光素子４を一定周波数でパルス発光させる
投光用発振器、６は鋸歯状の発振波を出力する発
振回路、７は発振回路６の出力する鋸歯状波の立
ち上がりが一定レベルを超えるごとにシフトされ
16発で一周期をなすタイミングクロツクT₀、T₁、
……T₁₅を順次に繰り返し発生する分周回路、８
は分周回路７の出力するタイミングクロツクT₂
によつて開くゲート回路、９は分周回路７の出力
するタイミングクロツクT₀、T₁によつて制御さ
れ、受光パルスＡがゲート回路８を通つて連続し
て所定数以上入力したときに受光判定出力Q₂を
発生する積分回路、１０は振幅弁別器３の出力す
る受光パルスＡをカウントし、タイミングクロツ
クT₀でリセツトされるまでに３個カウントした
ときにカウントアツプ出力Ｂを発生するノイズパ
ルス検出器、１１は受光タイミングを投光タイミ
ングに一致させる周期検定回路である。なお投光
素子４の発光周期ｔは分周回路７のタイミングク
ロツク一発の発生周期を三倍と等しいか又はわず
かに小さく設定されている。上記回路の構成要素
について、さらに詳しく説明する。

積分回路９は、ゲート回路８を通過した受光パ
ルスＡでセツトされ、タイミングクロツクT₁で
リセツトされる第１のフリツプフロツプ回路１２
と、現在の受光又は遮光の判定状態を記憶して出
力する第２のフリツプフロツプ回路１３と、第１
及び第２のフリツプフロツプ回路１２，１３の出
力Q₁，Q₂を受け、それらが一致したとき“１”
の論理レベルの一致出力を発生する一致検出回路
１４と、一致検出回路１４の出力を反転して不一
致出力を生成するインバータ１５と、第１及び第
２のANDゲート１６ａ，１６ｂからなりタイミ
ングクロツクT₀の発生タイミングで不一致出力
Ｃ及び一致出力Ｄを通過させるカウンタ用ゲート
１６と、カウンタ用ゲート１６を通過した一致出
力Ｄでリセツトされ、不一致出力Ｃをカウンタし
て、不一致出力Ｃが連続して７発入力されたとき
カウントアツプ出力Q₇を発生する不一致回数カ
ウンタ１７と、第２のANDゲート１６ｂと不一
致回数カウンタ１７のクリア端子CRとの間に挿
入接続され、ノイズパルス検出器１０のカウント
アツプ出力Ｂによつて不一致回数カウンタ１７を
リセツトさせる第１のORゲート１８と、第３及
び第４のANDゲート１９ａ，１９ｂからなり、
不一致回数カウンタ１７のカウントアツプ出力
Q₇が発生したとき開いて、第１のフリツプフロ
ツプ回路１２の記憶内容を、第２のフリツプフロ
ツプ回路１３に移すデータ転送ゲート１９と、分
周回路７のタイミングクロツクT₁₅を第２のフリ
ツプフロツプ回路１３のリセツト端子Ｒに入力す
るために、第４のANDゲート１９ｂと第２のフ
リツプフロツプ回路１３間に挿入接続された第２
のORゲート２０とから構成されている。

周期検定回路１１は、タイミングクロツクT₃
の発生タイミングで第１のフリツプフロツプ回路
１２の出力Q₁を通過させる第５のANDゲート２
１と、第５のANDゲート２１の出力とノイズパ
ルス検出回路１０の出力Ｂとの論理和をとつて分
周回路７のクリア端子CRに入力する第３のORゲ
ート２２とから構成されている。なお、この周期
検定回路１１の機能を有効に働かせるためゲート
回路８の出力を発振回路６に与え、タイミングク
ロツクT₂の期間に受光パルスＡが発生したとき
には鋸歯状波出力をする発振回路６の出力を急速
に立ち上がらせ、この立ち上がりによつて分周回
路７の出力をタイミングブロツクT₃にただちに
移行させるという、出力周期の一時的な短縮を行
わせている。

次に高周波が重畳したノイズが入力されない正
常時の動作について、第２図に示すタイミング図
を参照しながら説明する。

最初第１のフリツプフロツプ回路１２がリセツ
トされた状態で且つ遮光状態にあつたとすると、
分周回路７は１／16の分周比で動作しタイミング
クロツクT₀、T₁〜T₁₅を順次に出力している。こ
こで遮光状態から受光状態に変化し受光素子１が
投光素子４から光の入射を受けると、パルス増幅
器２の出力を受けて振幅弁別器３が受光パルスＡ
を発生する。この受光パルスＡはノイズパルス検
出器１０によつてカウントされ、３発目の受光パ
ルスＡが発生するとノイズパルス検出器１０はカ
ウントアツプ出力Ｂを発生する。このカウントア
ツプ出力Ｂは第１のORゲート１８を通つて不一
致回数カウンタ１７をクリアすると同時に、第３
のORゲート２２を通つて分周回路７のクリア端
子CRに入り、これをクリアする。分周回路７は
その直後タイミングクロツクT₀を発生し、T₁、
T₂…と順に出力する。

タイミングクロツクT₂が発生したとき受光素
子１が受光していると受光パルスＡが発生し、タ
イミングクロツクT₂を受けて開いているゲート
回路８を通して第１のフリツプフロツプ回路１２
をセツトし、その出力Q₁を“１”の論理レベル
にする。この受光パルスＡはゲート回路８を通過
し発振回路６にも入力される。従つてその出力波
形は急速に立ち上がり、この立ち上がり入力を受
けて分周回路７がシフトされ、次のタイミングク
ロツクT₃をただちに発生する。このように発振
回路６の出力周期を一時的に短縮しタイミングク
ロツクT₂の残り時間を短くする理由は、投光素
子４のパルス発光の周波数と、分周回路７をシフ
トさせる発振回路６の周波数とに、一定の関係を
持たせてはいるものの、製造時のバラツキ、周囲
温度変化等の諸原因により、その関係が設定値通
りに落ち着かないため、これによるずれ量を補正
するためである。タイミングクロツクT₃が発生
すると第５のANDゲート２１が開くので、“１”
の論理レベルにある第１のフリツプフロツプ回路
１２のQ₁出力が、第５のANDゲート２１と第３
のORゲート２２を通つて、分周回路７をクリア
する。従つてタイミングクロツクT₃は瞬間的に
出て、直ちに、タイミングクロツクT₀が発生す
る。要するに受光パルスＡの発生直後にタイミン
グクロツクT₀に移行することになる。

このタイミングクロツクT₀によつてカウンタ
用ゲート１６が開くので、ゲート回路８を通つた
受光パルスＡによつてセツトされた第１のフリツ
プフロツプ回路１２の“１”の論理レベルの出力
Q₁と、第２のフリツプフロツプ回路１３の“０”
の論理レベルの出力Q₂の不一致により発生して
いる不一致出力Ｃが、カウンタ用ゲート１６を通
つて、不一致回数カウンタ１７を１つカウントさ
せる。この後受光素子１がタイミングクロツク
T₂の発生タイミングで、連続して受光すると、
前述の動作により不一致回数カウンタ１７はその
カウント数を１つずつ増加する。

最初から数えて７発目をカウントすると不一致
回数カウンタ１７はカウントアツプ出力Q₇を発
生し、この出力Q₇はデータ転送ゲート１９を開
いて第１のフリツプフロツプ回路１２の記憶内容
を第２のフリツプフロツプ回路１３に移す。そし
て第２のフリツプフロツプ回路１３の出力Q₂は
受光状態を示す“１”の論理レベルとなる。この
出力Q₂は一致検出回路１４において、第１のフ
リツプフロツプ回路１２の出力Q₁と比較され一
致出力Ｄを発生させるので、不一致回数カウンタ
１７はリセツトされ、カウントアツプ出力Q₇を
消滅させる。以上に述べた７発目の受光パルスＡ
の発生から不一致回数カウンタ１７のリセツトに
致るまでの動作はタイミングクロツクT₀の発生
直後に全てなされる。

この後、受光素子１がタイミングクロツクT₂
の発生タイミングで受光していると、第１のフリ
ツプフロツプ回路１２の“１”の論理レベルの出
力Q₁と第２のフリツプフロツプ回路１３の“１”
の論理レベルの出力Q₂とが一致していることを
一致検出回路１４が検出して一致出力Ｄを発生
し、タイミングクロツクT₀の発生タイミングで
不一致回数カウンタ１７をリセツトするので、第
２のフリツプフロツプ回路１３の出力Q₂は受光
状態を示す“１”の論理レベルを保ち続ける。

しかし受光素子１がタイミングクロツクT₂の
発生タイミングで受光しないと、第１のフリツプ
フロツプ回路１２はセツトされずその出力Q₁は
“０”の論理レベルとなるので、タイミングクロ
ツクT₃の発生時に分周回路７はクリアされない。
そして分周回路７はタイミングクロツクT₃に続
いてタイミングクロツクT₄、T₅〜T₁₅を順に出力
する。タイミングクロツクT₁₅が発生すると、こ
れは第２のORゲート２０を通して第２のフリツ
プフロツプ回路１３をリセツトする。そして、そ
の出力Q₂は遮光状態を示す“０”の論理レベル
になる。

この後遮光状態が続き受光素子１が受光しない
と受光パルスＡが発生しないので第１のフリツプ
フロツプ回路１２の出力Q₁と第２のフリツプフ
ロツプ回路１３の出力Q₂は共に“０”の論理レ
ベルとなり、一致検出回路１４が一致出力Ｄを発
生して、不一致回数カウンタ１７をリセツトし続
けるので第２のフリツプフロツプ回路１３の出力
Q₂は“０”の論理レベルを維持する。

要するにこの光電スイツチ２３は、受光素子１
が受光すると周期検定回路１１の動作によつてゲ
ートタイミングT₂を投光素子４の投光タイミン
グに一致させ、積分回路９によつて受光パルスＡ
が７回連続して発生したとき以降受光状態に入つ
たと判定して出力するものである。

次にこの光電スイツチ２３に、高周波が重畳し
たノイズが入力された時の積分動作停止について
説明する。

ノイズ入力前の積分回路９の動作状態は、不一
致回数カウンタ１７がクリアされている受光判定
又は遮光判定の安定状態と、不一致回数カウンタ
１７がカウント動作を開始している受光から遮光
又は遮光から受光への判定の変化状態とに別けら
れる。このいずれの状態であつたとしても、高周
波が重畳されたノイズが入力されると、タイミン
グパルスT₀が発生し、T₁、T₂、…T₁₅までシフ
トし再びタイミングパルスT₀が発生するまでの
遮光状態の期間中、又はタイミングパルスT₀が
発生しT₁、T₂とシフトし、タイミングパルスT₃
でクリアされて再びタイミングパルスT₀が発生
するまでの受光状態の期間中に、受光パルスＡが
３発以上入力されることになり、これによつて即
時にノイズパルス検出器１０がカウントアツプ出
力Ｂを発生し第１のORゲート１８を通して不一
致回数カウンタ１７をクリアし、積分回路９の第
２のフリツプフロツプ回路１３に記憶されている
受光又は遮光の判定出力Q₂の変化を禁止する。
またこれと同時にカウントアツプ出力Ｂは第３の
ORゲート２２を通つて分周回路７に入力され
て、これをクリアするので、タイミングパルス
T₀が発生し、これによつてノイズパルス検出器
１０はクリアされ、直ちに高周波重畳ノイズの再
検出が可能な状態になる。この後高周波重畳ノイ
ズが続いて入力されていると、ノイズパルス検出
器１０は、このノイズ中の高周波パルスをカウン
トしてカウントアツプ出力Ｂを繰り返し発生する
ので、上述の動作によつて不一致回数カウンタ１
７をクリアし続け停止前の判定状態を記憶したま
ま積分動作を停止させる。高周波が重畳されたノ
イズが入力されなくなると、ノイズパルス検出器
１０のカウントアツプ出力Ｂは発生しなくなるの
で、この光電スイツチ２３は正常時の動作を再開
する。

なお、上記ノイズパルス検出器１０がカウント
アツプするまでのカウント数が、三発と設定され
ているのは次の理由による。

光電スイツチは単独で使用される場合の他に、
第３図に示すように並置される場合がある。この
場合に隣接する二個の光電スイツチ２４，２５の
投光素子からの入射光が自己の受光素子１に入射
する場合がある。この場合にこれをノイズとして
検出し、積分動作を停止させてしまうと、自己の
投光素子からの光が入射されているにもかかわら
ず、光電スイツチ２３の機能が停止する不合理が
生じる。そこで隣接する他の光電スイツチ２４，
２５からの投射光では積分動作を停止させないよ
うに、自己の一検定周期中に二発まで他の光電ス
イツチによる受光パルスが入力されてもノイズパ
ルス検出器１０がカウントアツプしないようにし
ている。なおこの設定数は使用状況に応じて適宜
に設定し得ることは言うまでもない。

以上の説明は周期検定機能を持つ積分回路を採
用した光電スイツチ２３について行つてきたが、
本発明は周期検定をしない積分回路を持つ光電ス
イツチにも適用できるものである。

発明の効果 本発明は非同期式の光電スイツチにおいて、高
周波重畳ノイズの到来を検出して、その期間だけ
それ以前の受光又は遮光の判定出力を維持させた
まま積分回路の動作を停止するノイズパルス検出
器を設けたから、電磁開閉器の遮断動作等に伴う
ノイズ入力による光電スイツチの誤動作を防止で
きる。特に本発明を周期検定機能を持つ光電スイ
ツチに採用した場合、隣接する光電スイツチから
の入射光によつては積分回路の動作を停止させな
いようにでき、使用に際しての適用範囲を広くで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である非同期式光電
スイツチの回路図、第２図はその動作を説明する
ためのタイミング図、第３図は光電スイツチを並
置した場合の問題点を説明するための図である。 １……受光素子、３……振幅弁別器、４……投
光素子、５……投光用発振器、６……発振回路、
７……分周回路、８……ゲート回路、９……積分
回路、１０……ノイズパルス検出器、１１……周
期検定回路、２３……光電スイツチ、Ａ……受光
パルス、Ｂ……ノイズパルス検出器のカウントア
ツプ出力、Q₂……受光又は遮光状態の判定出力。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 投光素子から所定の周期で投光される光を受
   けて受光パルスを発生する受光素子と、この受光
   パルスを積分してその積分量が所定値に達するか
   否かによつて遮光状態にあるか受光状態にあるか
   を判定して出力する積分回路を具備した光電スイ
   ツチにおいて、 受光パルスをカウントし所定周期ごとにリセツ
   トされて、その間に、そのカウント数が遮光状態
   にない投光素子から受けるべき正規のパルス数よ
   り多く定めた設定値を越えたとき、上記積分回路
   に、その時点の判定結果を保持させたまま、その
   判定動作を停止させるノイズパルス検出器を設け
   たことを特徴とする光電スイツチ。