JPH0636490B2 - 光電スイッチ - Google Patents
光電スイッチInfo
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- JPH0636490B2 JPH0636490B2 JP2043877A JP4387790A JPH0636490B2 JP H0636490 B2 JPH0636490 B2 JP H0636490B2 JP 2043877 A JP2043877 A JP 2043877A JP 4387790 A JP4387790 A JP 4387790A JP H0636490 B2 JPH0636490 B2 JP H0636490B2
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- light
- output
- pulse
- circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は出力端子を電源端子としても使用する二線式
の光電スイッチに関する。
の光電スイッチに関する。
物体の動きを検出してシーケンス制御を行う場合、シー
ケンサに物体の動きを検出するセンサの出力を入力する
必要がある。このようなセンサとして最も一般的なもの
はマイクロスイッチである。しかしマイクロスイッチは
物体に接触して検出を行うため、検出対象が極めて限定
され、コンベアの不特定な位置に乗って流れて来る物
体、フイルムや紙等の平面物体上のマーク等、検出不可
能な場合が多くある。
ケンサに物体の動きを検出するセンサの出力を入力する
必要がある。このようなセンサとして最も一般的なもの
はマイクロスイッチである。しかしマイクロスイッチは
物体に接触して検出を行うため、検出対象が極めて限定
され、コンベアの不特定な位置に乗って流れて来る物
体、フイルムや紙等の平面物体上のマーク等、検出不可
能な場合が多くある。
このためマイクロスイッチと置き換えてシーケンサの入
力端子に接続することができる二線式の光電スイッチが
考えられている。この光電スイッチは、第４図に示すよ
うに投光素子であるＬＥＤ（１）から光を物体（２）に
照射し、この透過光又は反射光を受光素子であるフォト
ダイオード（３）に受けて物体の有無を検出するもの
で、マイクロスイッチと置き換えて使用するため、導通
又は非導通の出力をする出力端子（４）（４）を電源端
子としても共用している。すなわち、この出力端子
（４）（４）に接続された外部負荷（５）の電源（６）
により、この出力端子に供給されている電圧を自己の駆
動電源とするもので、導通出力時にも一定レベルの出力
端子間電圧を確保するため、この出力端子には、ツェナ
ーダイオード（７）を、出力用スイッチング素子（８）
と直列に挿入接続している。この出力端子（４）（４）
の電圧は、非導通時（外部負荷の電源電圧、例えば30Ｖ
が殆んどそのまま現れる）と導通時（ツェナーダイオー
ド（７）のツェナー電圧、例えば3.0Ｖが現れる）と
で、大きく異なるので、この光電スイッチの電源回路に
定電圧回路（９）を用いて、定電圧、例えば2.7 Ｖを内
部回路に供給している。
力端子に接続することができる二線式の光電スイッチが
考えられている。この光電スイッチは、第４図に示すよ
うに投光素子であるＬＥＤ（１）から光を物体（２）に
照射し、この透過光又は反射光を受光素子であるフォト
ダイオード（３）に受けて物体の有無を検出するもの
で、マイクロスイッチと置き換えて使用するため、導通
又は非導通の出力をする出力端子（４）（４）を電源端
子としても共用している。すなわち、この出力端子
（４）（４）に接続された外部負荷（５）の電源（６）
により、この出力端子に供給されている電圧を自己の駆
動電源とするもので、導通出力時にも一定レベルの出力
端子間電圧を確保するため、この出力端子には、ツェナ
ーダイオード（７）を、出力用スイッチング素子（８）
と直列に挿入接続している。この出力端子（４）（４）
の電圧は、非導通時（外部負荷の電源電圧、例えば30Ｖ
が殆んどそのまま現れる）と導通時（ツェナーダイオー
ド（７）のツェナー電圧、例えば3.0Ｖが現れる）と
で、大きく異なるので、この光電スイッチの電源回路に
定電圧回路（９）を用いて、定電圧、例えば2.7 Ｖを内
部回路に供給している。
この光電スイッチの出力端子（４）（４）を外部負荷側
から見た場合、導通出力時には出力端子（４）（４）に
おける電圧降下（残留電圧）ができるだけ小さいことが
スイッチとしての性質から好ましい。
から見た場合、導通出力時には出力端子（４）（４）に
おける電圧降下（残留電圧）ができるだけ小さいことが
スイッチとしての性質から好ましい。
この低電圧化は、ツェナー電圧の低いツェナーダイオー
ド（７）を用い、光電スイッチの内部回路を低電圧で動
作可能にすることにより達成される。
ド（７）を用い、光電スイッチの内部回路を低電圧で動
作可能にすることにより達成される。
この場合、受光信号の処理回路（10）は、比較的に低電
圧化が容易である。しかし投光素子の駆動回路（11）
は、電源電圧が低くなったときでも発光量を一定に保つ
という条件を満たす必要があり、低電圧で動作させるこ
とが困難である。投光素子であるＬＥＤ（１）は、動作
温度の変動及び製造時の特性のバラツキにより、定電圧
で駆動しても電流が一様に定まらないため発光量が変動
する。定電流化したパルス電流で駆動すれば発光量は一
定になるが、従来の駆動回路では、回路中の電圧降下が
大きく、低電圧で動作させることが困難である。
圧化が容易である。しかし投光素子の駆動回路（11）
は、電源電圧が低くなったときでも発光量を一定に保つ
という条件を満たす必要があり、低電圧で動作させるこ
とが困難である。投光素子であるＬＥＤ（１）は、動作
温度の変動及び製造時の特性のバラツキにより、定電圧
で駆動しても電流が一様に定まらないため発光量が変動
する。定電流化したパルス電流で駆動すれば発光量は一
定になるが、従来の駆動回路では、回路中の電圧降下が
大きく、低電圧で動作させることが困難である。
この事情を従来の具体的な回路で説明する。第５図に示
す投光素子の駆動回路（11）は、抵抗Ｒ1とコンデンサ
Ｃ1 とからなる平滑回路（12）を通して、電源を投光素
子であるＬＥＤ（１）、電流制限抵抗Ｒ2 、スイッチン
グトランジスタ（13）の直列回路に供給し、スイッチン
グトランジスタ（13）をパルス信号ＰによってON−OFF
させている。この回路は、電流制御抵抗Ｒ2 における電
圧降下が大きいため、低電圧では投光素子（１）を発光
させることができなくなり、またＬＥＤ（１）の電流ｉ
が電流制限抵抗Ｒ2 と電源電圧Ｖによって決まるので、
電源電圧の変化（３〜30Ｖ）によって投光素子の発光量
が直接変動してしまう。
す投光素子の駆動回路（11）は、抵抗Ｒ1とコンデンサ
Ｃ1 とからなる平滑回路（12）を通して、電源を投光素
子であるＬＥＤ（１）、電流制限抵抗Ｒ2 、スイッチン
グトランジスタ（13）の直列回路に供給し、スイッチン
グトランジスタ（13）をパルス信号ＰによってON−OFF
させている。この回路は、電流制御抵抗Ｒ2 における電
圧降下が大きいため、低電圧では投光素子（１）を発光
させることができなくなり、またＬＥＤ（１）の電流ｉ
が電流制限抵抗Ｒ2 と電源電圧Ｖによって決まるので、
電源電圧の変化（３〜30Ｖ）によって投光素子の発光量
が直接変動してしまう。
第６図に示す投光素子の駆動回路（14）は、第５図に示
す回路を改良したもので、電流制限抵抗Ｒ2 を、スイッ
チングトランジスタ（13）のエミッタとアース間に配置
し、スイッチングトランジスタ（13）のベースに波高値
Ｐｐが一定のパルス電圧を供給している。この構成では
スイッチングトランジスタ（13）のベース〜エミッタ間
電流ｉB E が、パルス電圧ＰP と電流制限抵抗Ｒ2 によ
って一定に決まるので、電源変動があっても投光素子を
定電流で駆動することができる。しかし、電流制限抵抗
Ｒ2 による電圧降下が大きく、投光素子であるＬＥＤ
（１）を発光させることができる電源電圧Ｖの下限値
が、この分だけ高くなりツェナーダイオードのツェナー
電圧を高く設定しなければならないことから、導通出力
時の残留電圧が高くなる。
す回路を改良したもので、電流制限抵抗Ｒ2 を、スイッ
チングトランジスタ（13）のエミッタとアース間に配置
し、スイッチングトランジスタ（13）のベースに波高値
Ｐｐが一定のパルス電圧を供給している。この構成では
スイッチングトランジスタ（13）のベース〜エミッタ間
電流ｉB E が、パルス電圧ＰP と電流制限抵抗Ｒ2 によ
って一定に決まるので、電源変動があっても投光素子を
定電流で駆動することができる。しかし、電流制限抵抗
Ｒ2 による電圧降下が大きく、投光素子であるＬＥＤ
（１）を発光させることができる電源電圧Ｖの下限値
が、この分だけ高くなりツェナーダイオードのツェナー
電圧を高く設定しなければならないことから、導通出力
時の残留電圧が高くなる。
また上記第５図及び第６図に示す従来の投光素子の駆動
回路（11）（14）は、平滑回路（12）にコンデンサＣ1
を用いているので、出力端子（４）（４）が導通状態か
ら非導通状態に変化し、出力端子間電圧が、例えば３Ｖ
から30Ｖに上昇するとき、外部負荷の電源（６）からコ
ンデンサＣ1 に電流が流入し、完全な非導通状態になる
までに時間遅れが発生するという問題があった。
回路（11）（14）は、平滑回路（12）にコンデンサＣ1
を用いているので、出力端子（４）（４）が導通状態か
ら非導通状態に変化し、出力端子間電圧が、例えば３Ｖ
から30Ｖに上昇するとき、外部負荷の電源（６）からコ
ンデンサＣ1 に電流が流入し、完全な非導通状態になる
までに時間遅れが発生するという問題があった。
そこで、本発明は導通出力時の出力端子の残留電圧をさ
らに低下させること、及び導通出力から非導通出力への
変化の応答を速くすることができる投光素子の駆動回路
を提供することを目的とする。
らに低下させること、及び導通出力から非導通出力への
変化の応答を速くすることができる投光素子の駆動回路
を提供することを目的とする。
本発明が提供する上記問題の解決手段は、投光素子から
のパルス光を物体に照射し、その反射光又は透過光を受
光素子で受光することによって物品の有無を検出し、こ
の検出結果を、出力用スイッチング素子によって出力端
子を導通又は非導通にすることによって出力するととも
に、この出力端子に接続された外部負荷の電源により、
この出力端子に供給されている電圧を自己の駆動電源と
する光電スイッチにおいて、 上記投光素子の駆動回路を、 出力端子から給電を受ける定電流源と、 投光素子へのパルス電流の通電によっては充電電圧が余
り変化しないような大きな容量を持ち、上記定電流源か
ら直接充電される平滑コンデンサと、 上記平滑コンデンサの充電電圧を、電流制限抵抗を介さ
ず直接、投光素子に通電させるスイッチング素子と、 投受光のタイミングを決定するデューティ比の極めて小
さいパルス信号を発生するパルス発生回路と、 導通・非導通の動作が相互に逆の関係で行われる第１及
び第２のドライブトランジスタを有し、上記パルス信号
を微分し、各パルスの始めの波形変化に対応した微分信
号によって、第１のドライブトランジスタの導通を開始
させ上記スイッチング素子の制御端子に、同素子を導通
させる電圧を供給し、各パルスの終わりの波形変化に対
応した微分信号で、第２のドライブトランジスタを導通
させ上記スイッチング素子の制御端子の残留キャリアを
急速に放電させて、同スイッチング素子のオンオフ制御
を行なうスピードアップ回路と、 によって構成したことを特徴とする。
のパルス光を物体に照射し、その反射光又は透過光を受
光素子で受光することによって物品の有無を検出し、こ
の検出結果を、出力用スイッチング素子によって出力端
子を導通又は非導通にすることによって出力するととも
に、この出力端子に接続された外部負荷の電源により、
この出力端子に供給されている電圧を自己の駆動電源と
する光電スイッチにおいて、 上記投光素子の駆動回路を、 出力端子から給電を受ける定電流源と、 投光素子へのパルス電流の通電によっては充電電圧が余
り変化しないような大きな容量を持ち、上記定電流源か
ら直接充電される平滑コンデンサと、 上記平滑コンデンサの充電電圧を、電流制限抵抗を介さ
ず直接、投光素子に通電させるスイッチング素子と、 投受光のタイミングを決定するデューティ比の極めて小
さいパルス信号を発生するパルス発生回路と、 導通・非導通の動作が相互に逆の関係で行われる第１及
び第２のドライブトランジスタを有し、上記パルス信号
を微分し、各パルスの始めの波形変化に対応した微分信
号によって、第１のドライブトランジスタの導通を開始
させ上記スイッチング素子の制御端子に、同素子を導通
させる電圧を供給し、各パルスの終わりの波形変化に対
応した微分信号で、第２のドライブトランジスタを導通
させ上記スイッチング素子の制御端子の残留キャリアを
急速に放電させて、同スイッチング素子のオンオフ制御
を行なうスピードアップ回路と、 によって構成したことを特徴とする。
定電流源により平滑コンデンサに充電された電荷をスイ
ッチング素子により、間欠的なパルス電流として通電さ
せるという本発明の構成において、発光量を決定する投
光素子の電流は、直接的には、平滑コンデンサの充電電
圧によって定まる。この平滑コンデンサの容量は、一回
のパルス通電量に比べて充分に大きく設定され、かつデ
ューティ比の極めて小さいパルス電流を流し放電期間に
比べて充電期間を極めて長くしているので、平滑コンデ
ンサの充電電圧は殆んど変動しない。したがって電源電
圧が大きく変動しても投光素子の発光量は一定に保たれ
る。
ッチング素子により、間欠的なパルス電流として通電さ
せるという本発明の構成において、発光量を決定する投
光素子の電流は、直接的には、平滑コンデンサの充電電
圧によって定まる。この平滑コンデンサの容量は、一回
のパルス通電量に比べて充分に大きく設定され、かつデ
ューティ比の極めて小さいパルス電流を流し放電期間に
比べて充電期間を極めて長くしているので、平滑コンデ
ンサの充電電圧は殆んど変動しない。したがって電源電
圧が大きく変動しても投光素子の発光量は一定に保たれ
る。
この平滑コンデンサの充電電圧は、具体的には、投光素
子に流れるパルス電流の平均値が定電流源から供給され
る定電流と一致するような値に自動的に定まるものであ
る。
子に流れるパルス電流の平均値が定電流源から供給され
る定電流と一致するような値に自動的に定まるものであ
る。
そして投光素子の駆動回路全体における電圧降下は、本
発明の構成が、従来例のような電流制限抵抗Ｒ２（第５
図、第６図）を用いないので、定電流源と、投光素子で
あるＬＥＤと、スイッチング素子の夫々における電圧降
下の合計となるが、定電流源の電圧降下は、出力端子に
現れた電圧が、例えば1.7 Ｖ付近の極小値となったとき
には、例えば0.1 Ｖと小さく、投光素子であるＬＥＤの
順方向電圧降下は、例えば1.5 Ｖであり、スイッチング
素子であるスイッチングトランジスタの導通時のコレク
タ〜エミッタ間の順方向電圧降下も、例えば0.1 Ｖ程度
と小さいので、出力端子に現れる電圧が従来より小さい
値、例えば1.7Ｖまで低下しても投光素子であるＬＥＤ
を一定電流でパルス発光させることができる。
発明の構成が、従来例のような電流制限抵抗Ｒ２（第５
図、第６図）を用いないので、定電流源と、投光素子で
あるＬＥＤと、スイッチング素子の夫々における電圧降
下の合計となるが、定電流源の電圧降下は、出力端子に
現れた電圧が、例えば1.7 Ｖ付近の極小値となったとき
には、例えば0.1 Ｖと小さく、投光素子であるＬＥＤの
順方向電圧降下は、例えば1.5 Ｖであり、スイッチング
素子であるスイッチングトランジスタの導通時のコレク
タ〜エミッタ間の順方向電圧降下も、例えば0.1 Ｖ程度
と小さいので、出力端子に現れる電圧が従来より小さい
値、例えば1.7Ｖまで低下しても投光素子であるＬＥＤ
を一定電流でパルス発光させることができる。
また本発明の投光素子の駆動回路は、出力端子に直接接
続されているので定電流源であり、平滑コンデンサはこ
れから定電流の供給を受ける構成である。したがって、
導通出力から非導通出力に変化して出力端子電圧が上昇
する際にも定電流源に流入する電流は変化しない。した
がってその出力変化が瞬時になされ、スイッチとして良
好な遮断特性が得られる。
続されているので定電流源であり、平滑コンデンサはこ
れから定電流の供給を受ける構成である。したがって、
導通出力から非導通出力に変化して出力端子電圧が上昇
する際にも定電流源に流入する電流は変化しない。した
がってその出力変化が瞬時になされ、スイッチとして良
好な遮断特性が得られる。
また、スピードアップ回路の採用により投光素子に、導
通時間がパルス信号のパルス幅と一致した略完全な矩形
波電流を流し、消費電流を小さくし定電流源の電流容量
を小さくしている。これによって、２線式センサにおい
て非導通出力をするとき、センサ内に流入する電流を小
さくし、スイッチとしての遮断特性を向上できることに
なる。
通時間がパルス信号のパルス幅と一致した略完全な矩形
波電流を流し、消費電流を小さくし定電流源の電流容量
を小さくしている。これによって、２線式センサにおい
て非導通出力をするとき、センサ内に流入する電流を小
さくし、スイッチとしての遮断特性を向上できることに
なる。
本発明を一実施例について説明する。
第１図に示す光電スイッチ（15）のブロック図におい
て、（16）（16）は内部回路の電源端子としても兼用さ
れる出力端子で、外部負荷（17）〔例えばフォトカプラ
の一次側〕とその電源（18）が直列接続される。（19）
は逆接続から内部回路を保護する逆流防止用ダイオー
ド、（20）は出力用スイッチング素子である出力トラン
ジスタ、（21）はツェナーダイオードで、これは出力端
子（16）（16）に直列接続される。なおツェナーダイオ
ードを用いる理由は、外部負荷の電源電圧の大きさにか
かわらず、導通出力時の出力端子間電圧を一定に保つた
めで、一定の電圧降下が得られる素子であれば使用可能
である。（22）は定電流源、（23）は平滑コンデンサ、
（24）は投光素子であるＬＥＤ、（25）はスイッチング
素子であるスイッチングトランジスタで、これらによっ
て投光素子の駆動回路（26）が構成される。（27）は投
受光のタイミングを決定するパルス信号を発生するパル
ス発生回路で、このパルス信号のデューティ比は、例え
ば1 ／500 程度と極めて小さい。（28）は受光素子であ
るフォトダイオード、（29）は増幅器、（30）は増幅器
（29）の出力する受光出力を上記パルス信号の発生時に
のみ通過させる同期検波回路、（31）は同期検波回路
（30）の出力が一定の判定基準を満たしたとき物品有り
として、出力トランジスタ（20）を導通させる出力回路
である。（32）は光電スイッチの内部回路に駆動電圧を
供給する定電圧回路である。
て、（16）（16）は内部回路の電源端子としても兼用さ
れる出力端子で、外部負荷（17）〔例えばフォトカプラ
の一次側〕とその電源（18）が直列接続される。（19）
は逆接続から内部回路を保護する逆流防止用ダイオー
ド、（20）は出力用スイッチング素子である出力トラン
ジスタ、（21）はツェナーダイオードで、これは出力端
子（16）（16）に直列接続される。なおツェナーダイオ
ードを用いる理由は、外部負荷の電源電圧の大きさにか
かわらず、導通出力時の出力端子間電圧を一定に保つた
めで、一定の電圧降下が得られる素子であれば使用可能
である。（22）は定電流源、（23）は平滑コンデンサ、
（24）は投光素子であるＬＥＤ、（25）はスイッチング
素子であるスイッチングトランジスタで、これらによっ
て投光素子の駆動回路（26）が構成される。（27）は投
受光のタイミングを決定するパルス信号を発生するパル
ス発生回路で、このパルス信号のデューティ比は、例え
ば1 ／500 程度と極めて小さい。（28）は受光素子であ
るフォトダイオード、（29）は増幅器、（30）は増幅器
（29）の出力する受光出力を上記パルス信号の発生時に
のみ通過させる同期検波回路、（31）は同期検波回路
（30）の出力が一定の判定基準を満たしたとき物品有り
として、出力トランジスタ（20）を導通させる出力回路
である。（32）は光電スイッチの内部回路に駆動電圧を
供給する定電圧回路である。
この光電スイッチ（15）は投光素子であるＬＥＤ（24）
をパルス発光させ、このパルス光が物体を透過または反
射して受光素子であるフォトダイオード（28）に入射す
るか否かにより物品有無の判定をし、その判定結果で出
力トランジスタ（20）を導通又は非導通にして出力す
る。
をパルス発光させ、このパルス光が物体を透過または反
射して受光素子であるフォトダイオード（28）に入射す
るか否かにより物品有無の判定をし、その判定結果で出
力トランジスタ（20）を導通又は非導通にして出力す
る。
ここでこの光電スイッチ（15）への電源供給は、非導通
出力時には外部負荷（17）の電源の電圧、例えば30Ｖが
殆んどその電圧のまま出力端子（16）（16）に現れるこ
とにより行われる。また導通出力時には、ツェナーダイ
オード（21）のツェナー電圧、例えば1.6 Ｖが内部への
供給電圧を確保する。
出力時には外部負荷（17）の電源の電圧、例えば30Ｖが
殆んどその電圧のまま出力端子（16）（16）に現れるこ
とにより行われる。また導通出力時には、ツェナーダイ
オード（21）のツェナー電圧、例えば1.6 Ｖが内部への
供給電圧を確保する。
本発明の特徴は投光素子の駆動回路（26）であり、これ
を第２図について、さらに詳しく説明する。
を第２図について、さらに詳しく説明する。
第２図において、（22）は定電流源、（23）は平滑コン
デンサ、（24）は投光素子であるＬＥＤ、（25）はスイ
ッチング素子であるスイッチングトランジスタである。
定電流源（22）は、定電圧回路（32）から定電圧、例え
ば1.6 Ｖを供給すると、平滑コンデンサ（23）に微小な
定電流を供給する。平滑コンデンサ（23）は、投光素子
であるＬＥＤ（24）に一回分のパルス発光電流を供給し
ても充電電圧が余り変化しないような大容量のものを使
用する。（33）はスイッチング素子（25）のスピードア
ップ回路で、カップリングコンデンサ（34）と、ON動作
及びOFF 動作用の第１及び第２のドライブトランジスタ
（35）（36）と、小容量のコンデンサ（37）と、抵抗
（38）（39）により構成される。
デンサ、（24）は投光素子であるＬＥＤ、（25）はスイ
ッチング素子であるスイッチングトランジスタである。
定電流源（22）は、定電圧回路（32）から定電圧、例え
ば1.6 Ｖを供給すると、平滑コンデンサ（23）に微小な
定電流を供給する。平滑コンデンサ（23）は、投光素子
であるＬＥＤ（24）に一回分のパルス発光電流を供給し
ても充電電圧が余り変化しないような大容量のものを使
用する。（33）はスイッチング素子（25）のスピードア
ップ回路で、カップリングコンデンサ（34）と、ON動作
及びOFF 動作用の第１及び第２のドライブトランジスタ
（35）（36）と、小容量のコンデンサ（37）と、抵抗
（38）（39）により構成される。
上記投光素子の駆動回路（26）の動作を、第３図ａ〜ｆ
に示す各部分の波形に基づいて説明する。
に示す各部分の波形に基づいて説明する。
第２図に示すスピードアップ回路（33）を用いた場合、
パルス発生回路（27）からは第３図ａに示すような波高
値が一定（例えば1.7 Ｖ）でデューティ比が極めて小さ
い負パルス信号（例えば負パルス幅が１μｓで休止期間
500 μｓ）が供給される。
パルス発生回路（27）からは第３図ａに示すような波高
値が一定（例えば1.7 Ｖ）でデューティ比が極めて小さ
い負パルス信号（例えば負パルス幅が１μｓで休止期間
500 μｓ）が供給される。
一方定電流源（22）は、一定の微小電流（例えば0.3 ｍ
Ａ）を平滑コンデンサ（23）に常時充電している。また
小容量のコンデンサ（37）は抵抗（38）を通して充電さ
れている。パルス発生回路（27）の供給する負パルス信
号ａはカップリングコンデンサ（34）で微分された波形
ｂとなり第１及び第２のドライブトランジスタ（35）
（36）の各ベースに供給される。この波形ｂの最初の立
ち下がりのとき第１のドライブトランジスタ（35）は導
通して、小容量のコンデンサ（37）の充電電荷を、スイ
ッチング素子であるスイッチングトランジスタ（25）の
ベースからエミッタに急速に放電する。またこの波形ｂ
の立ち上がりのとき第２のドライブトランジスタ（36）
を導通させ、スイッチングトランジスタ（25）のベース
の残留キャリアをアース側に流す。このスイッチングト
ランジスタ（25）の導通時のベース電圧ｄは、平滑コン
デンサ（23）の充電電圧と抵抗（38）の抵抗値によって
略定まるものである。この結果、スイッチングトランジ
スタ（25）のベースに加れる電圧は第３図ｄに示すよう
に立ち上がりと立ち下がりが直線状となった略完全な矩
形波となる。このためスイッチングトランジスタ（25）
は、投光素子であるＬＥＤ（24）に略完全な矩形波電流
を流すことができ、パルス幅が非常に短いにもかかわら
ず、略完全なパルス発光を可能にする。これは、パルス
信号の発生タイミングで受光出力を同期検波回路（３
０）で検波する光電スイッチの検出精度を高めることに
なり、時に、投光素子（２４）の通電期間を、パルス信
号が発生する極めて短い期間に限って、消費電流を小さ
くし、２線式センサが非導通出力する際のスイッチとし
ての遮断特性を向上するものである。
Ａ）を平滑コンデンサ（23）に常時充電している。また
小容量のコンデンサ（37）は抵抗（38）を通して充電さ
れている。パルス発生回路（27）の供給する負パルス信
号ａはカップリングコンデンサ（34）で微分された波形
ｂとなり第１及び第２のドライブトランジスタ（35）
（36）の各ベースに供給される。この波形ｂの最初の立
ち下がりのとき第１のドライブトランジスタ（35）は導
通して、小容量のコンデンサ（37）の充電電荷を、スイ
ッチング素子であるスイッチングトランジスタ（25）の
ベースからエミッタに急速に放電する。またこの波形ｂ
の立ち上がりのとき第２のドライブトランジスタ（36）
を導通させ、スイッチングトランジスタ（25）のベース
の残留キャリアをアース側に流す。このスイッチングト
ランジスタ（25）の導通時のベース電圧ｄは、平滑コン
デンサ（23）の充電電圧と抵抗（38）の抵抗値によって
略定まるものである。この結果、スイッチングトランジ
スタ（25）のベースに加れる電圧は第３図ｄに示すよう
に立ち上がりと立ち下がりが直線状となった略完全な矩
形波となる。このためスイッチングトランジスタ（25）
は、投光素子であるＬＥＤ（24）に略完全な矩形波電流
を流すことができ、パルス幅が非常に短いにもかかわら
ず、略完全なパルス発光を可能にする。これは、パルス
信号の発生タイミングで受光出力を同期検波回路（３
０）で検波する光電スイッチの検出精度を高めることに
なり、時に、投光素子（２４）の通電期間を、パルス信
号が発生する極めて短い期間に限って、消費電流を小さ
くし、２線式センサが非導通出力する際のスイッチとし
ての遮断特性を向上するものである。
平滑コンデンサ（23）の容量は、このパルス電流に比べ
て充分に大きいので、殆んどその充電電圧ｆは低下しな
い。なお第３図ｆにおける電圧低下は平滑コンデンサ
（23）内の抵抗、インピーダンス成分のためで、良質の
平滑コンデンサ（23）を使用すれば、この低下分を最小
にできる。
て充分に大きいので、殆んどその充電電圧ｆは低下しな
い。なお第３図ｆにおける電圧低下は平滑コンデンサ
（23）内の抵抗、インピーダンス成分のためで、良質の
平滑コンデンサ（23）を使用すれば、この低下分を最小
にできる。
上記構成で投光素子であるＬＥＤ（24）に流れる電流
は、直接的には平滑コンデンサ（23）の充電電圧によっ
て定まるが、これは一定周期でＬＥＤ（24）に放電され
るので、ＬＥＤ（24）に通電するパルス電流の平均値と
定電流源（22）の供給電流が等しくなるような関係に自
然に定まる。
は、直接的には平滑コンデンサ（23）の充電電圧によっ
て定まるが、これは一定周期でＬＥＤ（24）に放電され
るので、ＬＥＤ（24）に通電するパルス電流の平均値と
定電流源（22）の供給電流が等しくなるような関係に自
然に定まる。
上記投光素子の駆動回路（26）の動作可能な電源電圧の
下限は、投光素子であるＬＥＤ（24）の通電回路に、第
５図又は第６図に示す従来回路のように電流制限抵抗Ｒ
2 が挿入されていないため、従来より低くすることがで
きる。
下限は、投光素子であるＬＥＤ（24）の通電回路に、第
５図又は第６図に示す従来回路のように電流制限抵抗Ｒ
2 が挿入されていないため、従来より低くすることがで
きる。
すなわち、動作可能な電圧の下限は、例えば前述したよ
うに定電流源（22）の電圧降下0.1 Ｖ、ＬＥＤ（24）の
電圧降下1.5 Ｖ、スイッチングトランジスタ（25）の電
圧降下0.1 Ｖを合計した1.7Ｖである。したがって、出
力端子（16）（16）に、この最小電圧を確保できるよう
なツェナー電圧を持つツェナーダイオード（21）を接続
すれば、出力端子に接続された外部負荷の電源（例えば
30Ｖ）により、出力端子の出力状態にかかわらず常に動
作させることができる。第１図に示す回路では、出力ト
ランジスタ（20）の電圧降下0.1 Ｖを考慮にいれて、ツ
ェナー電圧が1.6 Ｖのツェナーダイオード（Ｒ1 ）を使
用すればよい。なおこの回路では逆流防止用ダイオード
（19）が挿入されているので、出力端子（16）（16）の
残留電圧はこの順方向電圧降下の0.5 Ｖを加えて約2.2
Ｖとなる。
うに定電流源（22）の電圧降下0.1 Ｖ、ＬＥＤ（24）の
電圧降下1.5 Ｖ、スイッチングトランジスタ（25）の電
圧降下0.1 Ｖを合計した1.7Ｖである。したがって、出
力端子（16）（16）に、この最小電圧を確保できるよう
なツェナー電圧を持つツェナーダイオード（21）を接続
すれば、出力端子に接続された外部負荷の電源（例えば
30Ｖ）により、出力端子の出力状態にかかわらず常に動
作させることができる。第１図に示す回路では、出力ト
ランジスタ（20）の電圧降下0.1 Ｖを考慮にいれて、ツ
ェナー電圧が1.6 Ｖのツェナーダイオード（Ｒ1 ）を使
用すればよい。なおこの回路では逆流防止用ダイオード
（19）が挿入されているので、出力端子（16）（16）の
残留電圧はこの順方向電圧降下の0.5 Ｖを加えて約2.2
Ｖとなる。
このようにして出力端子（16）（16）が導通したときの
残留電圧を従来より低くすることができる。
残留電圧を従来より低くすることができる。
また出力端子（16）（16）が導通から非導通に変化した
ときを考えると、出力端子（16）（16）に直接接続され
たコンデンサがないため、出力端子の電圧が急上昇する
OFF 動作が迅速に行える。
ときを考えると、出力端子（16）（16）に直接接続され
たコンデンサがないため、出力端子の電圧が急上昇する
OFF 動作が迅速に行える。
本発明によれば、出力端子を電源端子としても使用する
二線式の光電スイッチにおいて、定電流源で充電される
平滑コンデンサから電流制限抵抗を介さないで、投光素
子に通電するようにしたから、その導通出力時の出力端
子の残留電圧を従来より小さくし、かつ導通出力から非
導通出力への切換えを、迅速に行い、さらにスピードア
ップ回路によって投光素子に流すパルス電流の波形なま
りをなくして、通電時間をパルス信号の各パルス幅に対
応した非常に短い期間に限定することにより、投光電流
の増加を防止し、２線式光電スイッチの遮断出力特性を
向上しスイッチとして良好な特性のものを提供できる。
二線式の光電スイッチにおいて、定電流源で充電される
平滑コンデンサから電流制限抵抗を介さないで、投光素
子に通電するようにしたから、その導通出力時の出力端
子の残留電圧を従来より小さくし、かつ導通出力から非
導通出力への切換えを、迅速に行い、さらにスピードア
ップ回路によって投光素子に流すパルス電流の波形なま
りをなくして、通電時間をパルス信号の各パルス幅に対
応した非常に短い期間に限定することにより、投光電流
の増加を防止し、２線式光電スイッチの遮断出力特性を
向上しスイッチとして良好な特性のものを提供できる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例の光電スイッチの全体構成を
示すブロック図、第２図は第１図に示す光電スイッチ中
の投光素子の駆動回路の具体例を示す回路図、第３図
は、第２図の回路の各部分の波形を示す図である。 第４図〜第６図は従来例を示し、第４図はシーケンサに
接続された光電スイッチのブロック図、第５図および第
６図は夫々光電スイッチ内の投光素子の駆動回路の異な
る従来構成を示す回路図である。 （15）……光電スイッチ、（16）……出力端子、 （17）……外部負荷、（18）……外部負荷の電源、 （20）……出力トランジスタ、 （21）……ツェナーダイオード、 （22）……定電流源、（23）……平滑コンデンサ、 （24）……投光素子（ＬＥＤ）、 （25）……スイッチング素子（スイッチングトランジス
タ）、 （26）……投光素子の駆動回路、 （27）……パルス発生回路、 （28）……受光素子。
示すブロック図、第２図は第１図に示す光電スイッチ中
の投光素子の駆動回路の具体例を示す回路図、第３図
は、第２図の回路の各部分の波形を示す図である。 第４図〜第６図は従来例を示し、第４図はシーケンサに
接続された光電スイッチのブロック図、第５図および第
６図は夫々光電スイッチ内の投光素子の駆動回路の異な
る従来構成を示す回路図である。 （15）……光電スイッチ、（16）……出力端子、 （17）……外部負荷、（18）……外部負荷の電源、 （20）……出力トランジスタ、 （21）……ツェナーダイオード、 （22）……定電流源、（23）……平滑コンデンサ、 （24）……投光素子（ＬＥＤ）、 （25）……スイッチング素子（スイッチングトランジス
タ）、 （26）……投光素子の駆動回路、 （27）……パルス発生回路、 （28）……受光素子。
Claims (1)
- 【請求項１】投光素子からのパルス光を物体に照射し、
その反射光又は透過光を受光素子で受光することによっ
て物品の有無を検出し、この検出結果を、出力用スイッ
チング素子によって出力端子を導通又は非導通にするこ
とによって出力するとともに、この出力端子に接続され
た外部負荷の電源により、この出力端子に供給されてい
る電圧を自己の駆動電源とする光電スイッチにおいて、 上記投光素子の駆動回路を、 出力端子から給電を受ける定電流源と、 投光素子へのパルス電流の通電によっては充電電圧が余
り変化しないような大きな容量を持ち、上記定電流源か
ら直接充電される平滑コンデンサと、 上記平滑コンデンサの充電電圧を、電流制限抵抗を介さ
ず直接、投光素子に通電させるスイッチング素子と、 投受光のタイミングを決定するデューティ比の極めて小
さいパルス信号を発生するパルス発生回路と、 導通・非導通の動作が相互に逆の関係で行われる第１及
び第２のドライブトランジスタを有し、上記パルス信号
を微分し、各パルスの始めの波形変化に対応した微分信
号によって、第１のドライブトランジスタの導通を開始
させ上記スイッチング素子の制御端子に、同素子を導通
させる電圧を供給し、各パルスの終わりの波形変化に対
応した微分信号で、第２のドライブトランジスタを導通
させ上記スイッチング素子の制御端子の残留キャリアを
急速に放電させて、同スイッチング素子のオンオフ制御
を行なうスピードアップ回路と、 によって構成したことを特徴とする光電スイッチ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043877A JPH0636490B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 光電スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2043877A JPH0636490B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 光電スイッチ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03247014A JPH03247014A (ja) | 1991-11-05 |
| JPH0636490B2 true JPH0636490B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=12675933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2043877A Expired - Lifetime JPH0636490B2 (ja) | 1990-02-23 | 1990-02-23 | 光電スイッチ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636490B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03147416A (ja) * | 1989-11-02 | 1991-06-24 | New Japan Radio Co Ltd | 光電スイッチ回路 |
-
1990
- 1990-02-23 JP JP2043877A patent/JPH0636490B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03247014A (ja) | 1991-11-05 |
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