JPH0541414Y2

JPH0541414Y2 -

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Publication number: JPH0541414Y2
Application number: JP20036286U
Authority: JP
Priority date: 1986-12-27
Filing date: 1986-12-27
Publication date: 1993-10-20
Anticipated expiration: 2001-12-27
Also published as: JPS63105876U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）この考案は、微小信号の有無を検出する微小信
号検出回路に係り、特に外乱の影響を受け易い光
学的な微小信号を電気信号として検出することの
できる微小信号検出回路に関する。

（従来の技術）一般に、信号の検出測定のために二重積分回路
を用いる場合がある。例えば、特開昭57−148423
号公報が開示されている。この場合、第９図に示
すように、予め定めた時間t₀の間入力電圧V_Xを
積分し、この後予め定めた所定電圧V₀で前とは
逆方向に積分して基準値に戻るまでの時間t_Xを測
定するようにし、この戻り時間t_Xから測定入力電
圧V_Xを検出するようにしている。すなわち、各
パラメータt₀，t_X，V₀，V_Xの間には、 t₀×V_X＝t_X×V₀ なる関係があり、パラメータt₀，V₀は既知である
ため、t_Xを計測することによりV_Xを知ることが
できる。

（考案が解決しようとする問題点）しかし、このような二重積分回路によれば、入
力電圧V_Xが大きい場合には計測時間t_Xが長くな
り、また入力電圧V_Xが小さい場合には計測時間
t_Xは短くなるがこの時、計測精度を上げるために
は高精度時間測定を行わなければならない。この
ため、従来の二重積分回路をそのまま利用して
も、短時間で精度の良い入力信号の測定を簡単に
行うことは困難であつた。

従つて、この考案は、二重積分回路を利用し、
入力信号が微小であつても良好な検出が可能であ
る微小信号検出回路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及び作用）この目的を達成するため、この考案によれば、
入力信号を増幅するAC増幅器５と、この増幅器
５の増幅出力を反転する反転回路７と、前記AC
増幅器５及び前記反転回路７の出力を順次同一時
間ずつ第１の積分時間内一定極性方向に積分しま
たこの後逆極性方向に予め定めた基準信号で予め
定めた第２の積分時間内積分する二重積分回路９
と、この二重積分回路９の前記第２の積分時間の
終了時にこの二重積分回路９の出力値が予め定め
た所定のしきい値よりも大きいか小さいかを判定
する判定回路１１とを備えるようにする。

このような構成によれば、入力信号が有る場合
には、その大きさに応じて交流増幅し、投光した
瞬間の受光変化信号及び投光offした瞬間の受光
変化信号を発生させてこれを積分し、しかも二重
積分を時間を限つて実行するようにしたことによ
り、短時間でも確実な信号判別が可能となる。

（考案の実施例）以下、添付図面に従つてこの考案の実施例を説
明する。なお、各図において同一の符号は同様の
対象を示すものとする。

第１図はこの考案の実施例に係る微小信号検出
回路の系統図である。同図によれば、信号検出回
路１により検出した信号（S₁）は交流信号増幅回
路３で増幅されて信号（S₂）となり、更に交流信
号増幅器５に入力される。この交流信号増幅回路
５の出力（S₃）は二重積分回路９に供給されると
共に、反転回路７に入力されて極性反転され反転
信号（S₄）が構成される。この反転信号（S₄）も
二重積分回路９に供給される。このような信号
（S₃）及び反転信号（S₄）を二重積分回路９に供
給するタイミングを決定し、二重積分回路９に所
定の積分動作を実行させるのが積分タイミング制
御回路１０の出力信号（S₅）〜（S₇）である。こ
のような二重積分回路９の最終積分値（S₈）を判
定回路１１の基準信号と比較し、信号検出回路１
の検出した信号（S₁）が考慮すべき信号かどうか
を判定する。以下、これらを詳述する。

第２図は、フオトトランジスタ２０及びトラン
ジスタ２１をダーリントン接続して成る信号検出
回路１を有し、その後段の交流信号増幅回路３、
交流信号増幅基５、及び反転回路７を示してい
る。これらの回路は、回路全体の電源をオン状態
とした時点で、第３図ａに示すようにこの基準電
圧V_Rに立上がる基準電圧発生回路（第４図）に
よりバイアスを与えられる。信号検出回路１は、
フオトトランジスタ２０に所定の入力信号がある
と、第３図ｂに示すような検出信号（S₁）を発生
する。しかし、信号光(A)が第５図に示すように外
光の擾乱(B)に重畳される形で到来する場合がある
ため（例えば、電灯照明下での信号光を検出する
場合、商用電源周波数に基づいて周囲の照度
（Ｌ）は時間（ｔ）に対して変動している）、確実
な信号検出を実行するためにはこの擾乱(B)の影響
を排除する必要がある。そうでないと、信号が擾
乱に対して小さい場合に、時刻（t₁）での信号は
検出されるが、時刻（t₂）の信号は検出されない
こととなる。このため、演算増幅器２２，２３を
有する信号増幅回路３及び増幅器５を用い、入力
信号周波数に対して利得の異なるAC増幅を行い、
このような擾乱の影響を排除するようにしてい
る。このような信号増幅回路３の出力信号（S₂）
は、第３図ｃに示すようであり、これを交流信号
増幅器５（AC増幅器でもよい）で増幅して同図
ｄのような交流増幅信号（S₃）を得る。この出力
信号（S₃）のうちの立下がり信号（S₃ａ）が検出
信号（S₁）の開始時（立下がり）を示し、立上が
り信号（S₃ｂ）が検出信号S₁の終了時（立上が
り）を示す。又、この信号（S₃ａ），（S₃ｂ）は擾
乱によるうねり分を含む。

そして、前記二重積分回路９で、まず前記立下
がり信号（S₃ａ）を積分する。次に前記立上がり
信号（S₃ｂ）を前記反転回路７で反転し、その結
果得られた反転信号（S₄ｂ）を積分する。

最後に、この両者の積分値を加算すると擾乱に
よるうねり分を相殺した検出信号の積分値（−（S₃ａ＋S₄ｂ））が得られる。すなわち、擾
乱は反転の前後において略等しいと考えられるた
め、これを反転したものと反転しないものとの加
算値は略零となるからである。従つて、擾乱分を
除き本来必要な積分値を得ることができ、微小信
号に対しても有効な積分が可能となる。

第６図は二重積分回路９の周辺の構成を示した
ものである。同図によれば、二重積分回路９は、
演算増幅器３１、比較器３２、インバータ３３、
フリツプフロツプ３４、出力トランジスタ３５な
どを備えており、アナログスイツチ３６〜３９に
より各信号ｋ（S₃）、ｌ（S₄）、及び逆積分用基準信
号V₀を供給し、又は二重積分回路９を積分可能
な待機状態とするゼロイングを実行するための閉
回路を構成する。このようなアナログスイツチ３
６〜３９を駆動するのが積分タイミング制御回路
１０（第１図）であり、第６図に示すようにシフ
トレジスタ４０及び積分タイミング発生回路４１
などにより構成し、駆動信号発生回路４２、1/2
分周器４３、並びにフリツプフロツプ４４により
作動させる。第７図はこのような構成要素を含む
第６図各部の出力信号を示すタイミングチヤート
であり、第７図の各波形の符号(a)〜(m)は第６図内
の信号符号(a)〜(m)に対応する。なお、他の図面と
異なる符号を同一信号に付した場合は、対応する
信号を図面中のカツコ内に後記した。

先ず、回路が起動すると駆動信号発生回路４２
がクロツク信号(a)を発生し、また、リセツト信号
（R₁）を発生する。このクロツク信号(a)を1/2分
周期４３により分周出力(b)に変換する。リセツト
信号（R₁）はシフトレジスタ４０、分周器４３
をクリアし、フリツプフロツプ４４をセツトす
る。この分周出力(b)はシフトレジスタ４０に供給
され、シフトレジスタ４０はフリツプフロツプ４
４の出力信号(c)の下で起動する。起動したシフト
レジスタ４０は、分周されたクロツク信号(b)のタ
イミングに従つて、各ステージの出力（Q₁）〜
（Q₄）に順次信号(d)〜(g)を発生する。ここで、第
１に発生するシフトレジスタ４０のステージ
（Q₁）の出力(d)は、フリツプフロツプ４４をリセ
ツト（（R₂）信号による）するため駆動信号発生
回路４２に送出されると共に、アナログスイツチ
３９をオン状態とし、演算増幅器３１の入出力端
を短絡し積分コンデンサを放電しゼロイングを実
行するとともにＤラツチをクリアする。次に第２
に発生するシフトレジスタ４０のステージ（Q₂）
の出力(e)は、積分タイミング発生回路４１に入力
され、信号(e)の持続時間を信号(i)，(j)に分割す
る。信号(i)はアナログスイツチ３６をオン状態と
して、交流信号増幅器５（第１図又は第２図）の
出力信号(k)（S₃）を二重積分回路９に供給し、積
分を開始する。この信号(i)に引続く信号(j)はアナ
ログスイツチ３７をオン状態として、交流信号増
幅器５の出力を反転する反転回路７（第１図又は
第２図）の出力である反転信号ｌ（S₄）を二重積
分回路９に供給し、引続き積分を実行する。第３
に発生するシフトレジスタ４０のステージ（Q₃）
の出力(f)は、アナログスイツチ３８をオン状態と
して基準信号V₀を供給し二重積分回路９に今ま
でとは逆方向への積分（逆積分）を開始させる。
このような二重積分回路９の出力(p)は演算増幅器
３１の出力端で得られ、この出力(p)の様子を第７
図ｐに示す。判定回路１１は比較器３２、インバ
ータ３３、Ｄラツチ３４、トランジスタ３５から
成り、比較器は積分出力ｐを基準電圧と比較す
る。比較出力をインバータ３３によりロジツク信
号に整形しＤラツチ入力としている。

第４に発生するシフトレジスタ４０のステージ
（Q₄）の出力(g)は、Ｄラツチにクロツク入力さ
れ、判定タイミングを与える。従つて、判定回路
１１は、タイミング信号(m)が発生した時点の二重
積分回路９の出力積分値(p)と自己の基準値との比
較結果をラツチし、入力信号（S₁）を必要な検出
信号とするかどうかを判定する。例えば、第７図
ｐの曲線（p1）の場合は検出信号と判定し、曲
線（p2）の場合は検出信号ではないと判定する。

このような二重積分回路９を有する微小信号検
出回路は、例えば第８図に示すような給水制御装
置に用いることができる。この種の給水制御装置
によれば、センサユニツト７０の投光ドライバ７
１により発生する赤外線の人体７２により反射光
をセンサ１を有する増幅回路３（それぞれ第１図
の信号検出回路１及び信号増幅回路３に対応す
る）により検出する。この際、反射光は極めて弱
くまた室内照明などの擾乱の影響があるため、検
出ユニツト８０に前述の二重積分回路９及び判定
回路１１を装備しておくことにより、望ましい制
御が可能となる。

（考案の効果）この考案によれば、以上のように入力信号を交
流増幅し、この増幅信号に基づいて一定時間に限
り二重積分を実行することにより、短時間でも正
確な検出信号の判別が可能な微小信号検出回路を
得ることができる。また、積分に際して交流増幅
信号及びその反転信号により積分するため擾乱の
影響を排除できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例に係る微小信号検出
回路の概略系統図、第２図はこの考案の実施例に
係る微小信号検出回路の要部系統図、第３図は第
２図の各部の信号波形図、第４図はこの考案の実
施例に係る微小信号検出回路の他の要部回路図、
第５図はこの考案の実施例に係る微小信号検出回
路の要部動作の説明図、第６図はこの考案の実施
例に係る微小信号検出回路の要部系統図、第７図
は第６図の各部の信号のタイミングチヤート、第
８図はこの考案の実施例に係る微小信号検出回路
の適用例の系統図、第９図は従来装置の動作説明
図である。図面において、１は信号検出回路、３，５は交
流信号増幅回路、５は交流信号増幅器、７は反転
回路、９は二重積分回路、１０は積分タイミング
制御回路、１１は判定回路、V₀は基準信号であ
る。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

入力信号を増幅するAC増幅器と、このAC増幅
器の出力を反転する反転回路と、前記AC増幅器
及び前記反転回路の出力を順次同一時間ずつ第１
の積分時間内一定極性方向に積分しまたこの後逆
極性方向に予め定めた基準信号で予め定めた第２
の積分時間内積分する二重積分回路と、この二重
積分回路の前記第２の積分時間の終了後にこの二
重積分の出力値が予め定めた所定のしきい値より
も大きいか小さいかを判断する判定回路とを備え
て成る微小信号検出回路。