JPH0617768B2 - 位置検出センサ - Google Patents

位置検出センサ

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JPH0617768B2
JPH0617768B2 JP19604384A JP19604384A JPH0617768B2 JP H0617768 B2 JPH0617768 B2 JP H0617768B2 JP 19604384 A JP19604384 A JP 19604384A JP 19604384 A JP19604384 A JP 19604384A JP H0617768 B2 JPH0617768 B2 JP H0617768B2
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重陽 中本
孝明 富田
義平 大岩
裕之 野中
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
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    • G01D5/34707Scales; Discs, e.g. fixation, fabrication, compensation
    • G01D5/34715Scale reading or illumination devices

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は機械的変位量を光のデジタル量に変換する光応
用の位置検出センサに関するものである。
従来例の構成とその問題点 受,発光素子を用いた機械的変位量を検知する従来のセ
ンサは、通常、対向して設置された受,発光素子の間
に、発光素子から受光素子への光の照射量を制限する遮
光板を有し、遮光板には同遮光板の動き,位置を知るた
めのデジタルコード化された穴が対向する受,発光素子
間に位置するように開けられている。発光素子から受光
素子への光の照射の有無によりこの穴のコードを読み取
り、それにより遮光板の位置が検出できる。また、遮光
板を測定対象となる機械的変位に対応させて動かせば、
その変位量が検出される。対応する受,発光素子の数を
増やし、また、これに応じて遮光板の穴の数を増やすこ
とにより、より多くの組み合せコードが可能となるた
め、遮光板の移動量,位置関係をより細かく分割したデ
ジタル量として検出できる。
従来例として、1つの受光素子に対して、角度,距離の
異なる位置より光を照射できるように複数の発光素子を
配設したもので、素子の数を少なくしコストを安くし
て、対になった複数個の受,発光素子の組み合せと同様
の効果をねらった位置センサについて述べる。第1図,
第2図,第3図,第4図に構成を示す。1は受光素子の
ホト・トランジスタ、2,3,4は発光素子のLED、
5は遮光板、6はスリット板、7はケースである。発光
側には遮光板5が、受光側にはスリット板6が位置して
おり、それぞれLED2,3,4の光軸と面が直交する
ような角度を持った形状をしている。遮光板5,スリッ
ト板6には穴が開いており、第2図に示すように、遮光
板5は上下に駆動可能であり、LED2,3,4からの
光のホト・トランジスタ1への到達の有無,出力の変化
が遮光板5とスリット板6の穴の重なり具合に応じて変
化する。機械的変位に対する遮光板5の移動量を検出す
るため、遮光板5には第3図に示すように、LED2,
3,4に対応して8,9,10のコード化された穴が開
けられている。穴8,9,10は遮光板5の端面よりx
の位置に副W,長さがそれぞれD,D,Dの大
きさで設けられている。ここで、各穴の終端はD−D
=D−Dとなるように等間隔になっている。スリ
ット板6には第4図に示すように副w,長さdのスリッ
ト穴16が開けられている。遮光板5の穴の開口端の検
出は、遮光板5の穴8,9,10より出た光がスリット
板6のスリット穴16より入射してホト・トランジスタ
1に生じる出力電圧Vに対して、一定のしきい値V
決め、出力電圧Vがしきい値V以上か以下かによって
判定する。第5図はその検出回路の一例である。11は
マイクロコンピュータのような制御・演算・記憶等を行
なう回路であり、トランジスタ12およびトランジスタ
13,14,15を順次オン,オフして、LED2,3,4
が点弧するように制御している。LED2,3,4をス
キャン点弧しながらホト・トランジスタ1の出力電圧V
を抵抗R,Rにより得られる基準電圧Vと遮光板
位置検出回路としてのコンパレータ17により比較す
る。LED2,3,4に対応するホト・トランジスタ1
の出力レベルは、しきい値Vによりコンパレータ17
の出力のハイレベルかローレベルかのデジタル量として
マイクロコンピュータ11に記憶される。3つのLED
に対応するハイ・ローの組み合せは最高8通りまで可能
となる。
従来例の場合は第1表に示すように4通りとなる。従っ
て、遮光板6の移動した位置が第1表の組み合せにより
判定でき、またハイ,ローの変化点により、その移動距
離が検出できる。
各LED2,3,4によるホト・トランジスタ1の出力
特性は第6図に示すようになる。lは遮光板の移動距離
で第2図,第3図のように遮光板5の穴の上端部x
スリット板6のスリット穴の上端部との距離である。遮
光板5を上方へ移動して行くと、LED2に対するホト
・トランジスタ1の出力はl=D−d以上になると遮
光板5の穴8とスリット板6のスリット穴16の重なり
具合(開口面積)が小さくなってくるため徐々に小さく
なり、l=D−d+dでほぼ0になる(実際の出力特
性では出力の下がり始め,下がり終わりは光の広がり、
反射のために図のような直線的な変化にならない)。出
力電圧Vがしきい値Vに達した時点でコンパレータ1
7の出力はハイからローに反転するため、出力電圧Vが
0になるよりもlだけ手前l=D−d+d−l
−lでコンパレータ17の出力データは変化す
る。LED3,4についても同様であり、lに対して
,lがある。しかし、LED2,3,4はホト・
トランジスタ1に対してある角度をもって配置されてお
り、ホト・トランジスタ1の光軸に対してLED3の光
軸は一致して対向しているのに対し、LED2,4の光
軸はホト・トランジスタ1の光軸に対してある角度をな
している。通常、ホト・トランジスタの感度には指向性
があり、同一のLEDからの入射光であっても、光軸か
らの入射角度のずれによってその出力の大きさは異な
る。また、受、発光素子間の距離によっても異なる。
LED2,4によるホト・トランジスタ1の出力は、L
ED3による出力よりも小さくなり、出力電圧Vがしき
い値Vになる時点が異なるため、l<l,l
,l=lである。よって、LED2,3,4に
よるホト・トランジスタ1の出力電圧Vがしきい値V
に達する位置lは、LED2ではl=D−d+d
−l=D−l、 LED3ではl=D−d+d−l=D−l、 LED4ではl=D−d+d−l=D−l
なり、これらの間隔をx,xとすると、x=(D
−l)−(D−l)=(D−D)+(l
−l),x=(D−l)−(D−l)=
(D−D)−(l−l)となる。ところが、各
LEDによるホト・トランジスタ1の出力特性が等しい
場合は、l=l=lであり、x=D−D
=D−Dとなる。これは、各LEDによるホト
・トランジスタ1の出力が0となる点の間隔と等しく、
実際の遮光板5の穴8,9,10のそれぞれの終端の間
隔と等しくなる。以上の点から明らかなように、位置の
違いにより、複数の受,発光素子の組み合わせでその出
力特性が異なる場合には、出力が同じ場合に対して遮光
板の移動に対する検知位置がずれるという問題点があっ
た。また、発光素子であるLEDにも配光特性があり、
その光軸からずれると発光強度は小さくなる。従って、
複数個の受光素子と1つの発光素子の組み合わせの場合
にも同様な問題点があった。
発明の目的 従来例のような問題点を解消し、受,発光素子の組み合
せ間の出力差を補正した構成の検出性能の良い位置検出
センサを提供する。
発明の構成 本発明の位置検出センサは、1つの受光素子と複数個の
発光素子もしくは複数個の受光素子と1つの発光素子の
組み合せの光素子と、前記受,発光素子間に固定され受
光素子への入射光量を規制するスリット穴を有するスリ
ット板と、前記受,発光素子間に位置して摺動可能に設
けられコード化された複数の穴を有する遮光板と、前記
スリット穴と前記遮光板の穴とを通過して前記発光素子
から受光素子へ入射する光によって生じる前記受光素子
の出力電圧がしきい値に達したとき出力する遮光板位置
検出回路とを備え、前記遮光板の穴の移動方向の寸法
を、検出する移動距離と前記受光素子の出力電圧がしき
い値に達した位置から零になるまでの移動距離の和の寸
法とし、前記受,発光素子の配置,素子の特性によって
生じる検出誤差を補正するように構成している。
実施例の説明 以下、第7図,第8図を用いてその実施例について説明
する。なお従来例と異なるところのみ説明し、同じとこ
ろはそれを採用する。18は遮光板である。この遮光板
18には穴19,20,21が設けられてある。穴19
は、従来例の第3図に示す遮光板5の穴8に相当し、同
様に穴20は穴9に、穴21は穴10に相当する。穴1
9の下端部は穴8の下端部よりも従来例の第6図の出力
特性で説明した値l(出力電圧VがVから0になる
までの距離)だけ下方にある。同様に穴20の下端部は
穴9の下端部よりlだけ下方にあり、穴21の下端部
は穴10の下端部よりlだけ下方にある。
以上のような位置に穴を有する遮光板18を用いると、
第8図のような出力特性となる。実線は実施例による出
力特性,破線は従来例の出力特性である。各LEDによ
るホト・トランジスタ1の出力電圧Vがしきい値V
達する点l′は、LED2ではl′=D、LED
3ではl′=D、LED4ではl′=D、これ
らの間隔をx′,x′とすると、x′=D−D
,x′=D−Dとなる。よって、電気的出力デ
ータとしては、l=l=lの各LEDによるホト
・トランジスタ1の出力特性が等しい場合と同等の検出
精度で検出できる。
発明の効果 上記実施例からあきらかなように、本発明の位置センサ
は、遮光板の穴の移動方向を寸法を、検出する移動距離
と受光素子の出力電圧がしきい値に達した位置から零に
なるまでの移動距離の和とし、受,発光素子の配置,素
子の特性によって生じる検出誤差を補正するようにした
から、受,発光素子の電気的出力特性の差を機械的な穴
の寸法によって補正できて位置検出精度を向上でき、位
置検出センサとしての性能の向上をはかることができる
ものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の位置検出センサを示す横断面図、第2図
は同縦断面図、第3図は同遮光板部の側面図、第4図は
同スリット板部の側面図、第5図は同検出回路図、第6
図は同出力特性図、第7図は本発明の一実施例を示す遮
光板部の側面図、第8図は同出力特性図である。 1……受光素子(ホト・トランジスタ)、2,3,4…
…発光素子(LED)、6……スリット板、16……ス
リット穴、17……遮光板位置検出回路(コンパレー
タ)、18……遮光板、19,20,21……穴。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つもしくは複数個の受光素子とこの受光
    素子に向って異なった位置より光を照射するように設け
    られた複数個もしくは1個の発光素子との組み合わせか
    らなる光素子と、前記受,発光素子間に固定され受光素
    子への入射光量を規制するスリット穴を有するスリット
    板と、前記受,発光素子間に位置して摺動可能に設けら
    れコード化された複数の穴を有する遮光板と、前記スリ
    ット穴と前記遮光板の穴とを通過して前記発光素子から
    受光素子へ入射する光によって生じる前記受光素子の出
    力電圧がしきい値に達したとき出力する遮光板位置検出
    回路とを備え、前記遮光板の穴の移動方向の寸法を、検
    出する移動距離と前記受光素子の出力電圧がしきい値に
    達した位置から零になるまでの移動距離の和の寸法と
    し、前記受,発光素子の配置、素子の特性によって生じ
    る検出誤差を補正するようにした位置検出センサ。
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JP2022026078A (ja) * 2020-07-30 2022-02-10 東芝エレベータ株式会社 乗客コンベアのチェーン伸び検出装置
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