JPH081222U - 光電スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】１つの出力トランジスタから光電スイッチの検
出出力と自己診断結果を出力する。 【解決手段】自己診断回路８の出力を記憶する記憶回路
12を設けると共に、この記憶回路12の出力と光電スイッ
チ自体の検出回路７の出力を選択する選択回路13と、こ
の選択回路13の切換えを行う遅延回路15を設け、電源投
入時、遅延回路15の出力によって検出回路７の出力を所
定時間の間禁止し、この期間に記憶回路12の出力を選択
回路13で選択して出力する。また、記憶回路12を電力保
持回路14でバックアップする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

この考案は、発光素子から発した光が受光素子に到達する光量の多少により対 象物体の存否を判別する光電スイッチに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種の光電スイッチとして従来、図２に示すものが知られている。この図２ に示す回路とその動作を図３の波形図を参照しながら説明する。 図２において、発振回路１の出力端は抵抗２を介して発光素子３に接続され、 この発光素子３に図３に示すようなパルス電流Ipを流し、パルス発光させる。発 光素子３に対向する受光素子４は増幅器５に接続され、増幅器５は受光素子４の 出力信号を増幅し電圧Vpに示す波形にする。この増幅器５の出力端はコンパレー タ6aに接続されてこのコンパレータ6aで電圧Vpの波形を所定の基準レベルＶL0で 弁別し、論理処理に適したデジタル信号Vdとし、このコンパレータ6aの出力端に 接続された検出回路７により検出信号Ｖ01を得て、出力トランジスタ９のベース に印加してトランジスタ９をオン・オフして図示しない対象物体の存否を確認す る。増幅器５の出力端にはさらにコンパレータ6aより高い所定の基準レベルＶL1 のコンパレータ6bおよびコンパレータ6aよりも低い所定の基準レベルＶL2のコン パレータ6cが接続され、各コンパレータ6b,6c はそれぞれのレベルＶL1，ＶL2で 増幅器５の出力を弁別して電圧Ｖd1，Ｖd2を出力する。コンパレータ6b,6c の出 力端が接続された自己診断回路８は受光信号が十分なものであるか、または漏洩 光がなく受光信号の遮断が完全になされいるかを診断する。前記コンパレータ6b ,6c の基準レベルは、増幅器５の出力Vpがコンパレータ6cの基準レベルＶL2以下 のときは発光素子３から投光された光が受光素子４に入射せずに十分な遮光状態 にあり、増幅器５の出力Vpがコンパレータ6bの基準レベルＶL1を越えると十分な 受光状態にあるように選ばれ、従って自己診断回路８は増幅器５の出力Vpがコン パレータ6cの基準レベルＶL2を越えているがコンパレータ6bの基準レベルＶL1を 越えていない状態にあるときに出力を発するように構成されている。これは、コ ンパレータ6cの出力Ｖd2とコンパレータ6bの出力Ｖd1を反転した信号との論理積 をとることにより得られる。ここで、増幅器５の出力Vpがコンパレータ6b,6c の 基準レベルＶL1, ＶL2の間にある状態とは、発光素子３から投光された光が受光 素子４で受光されて検出回路７から検出信号Ｖ01が得られて検出状態にあるが光 電スイッチが安定して動作するに十分な受光出力がない状態である。このような 状態は、例えば光電スイッチの使用中に投受光レンズのレンズ面が汚れた場合な どに発生する。このような場合には、光電スイッチとしての機能が損なわれる以 前に自己診断回路８から警報を発してレンズ面の清掃等を促し光電スイッチを用 いた装置全体の故障を未然に防止する。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

このような自己診断機能を有する光電スイッチは動作が安定し、信頼性が高い という長所はあるが、その半面、検出回路の出力トランジスタの他に自己診断の ための出力トランジスタを備えているから、光電スイッチとして出力素子が増加 し、さらに外部装置に接続するリード線が増加し、その配線等、コストアップの 要因，小型化の妨げになる等の問題点があった。また、これらの出力をシーケン スコントローラに入力するためにはシーケンスコントローラの入力回路数も増加 せねばならず、それだけ大型，高価なシーケンスコントローラを要するという問 題があった。

【０００４】 そこで、本考案の目的は、前述した従来装置の欠点を除去し、１個の出力トラ ンジスタから本来の光電スイッチとしての出力の他に自己診断結果を外部に伝達 可能な光電スイッチを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述した目的を達成するため本考案は、パルス点灯された発光素子の発する光 信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、この受光素子の出力を所定のレ ベルで弁別して出力する第１のコンパレータと、この第１のコンパレータより高 い弁別レベルを有する第２のコンパレータと、前記第１のコンパレータより低い 弁別レベルを有する第３のコンパレータと、この第２，第３のコンパレータの出 力に従って前記受光素子への入力を診断しその結果を出力する自己診断回路とを 備えた光電スイッチにおいて、電源投入時に充電されるコンデンサを有し、この コンデンサの充電電圧が予め定められた電圧に達すると所定レベルの信号を出力 する充放電回路からなる第１の遅延回路と、前記自己診断回路から異常を示す信 号が一定時間以上継続して出力されたとき所定レベルの信号を出力する第２の遅 延回路と、この第２の遅延回路の出力を自己診断結果として記憶する記憶回路と 、前記電源が遮断されたとき前記記憶回路に電力を供給する電力保持回路と、前 記第１のコンパレータの出力と前記記憶回路の出力とを入力としこの両入力の何 れかを前記第１の遅延回路の出力に基づいて選択して出力する選択回路とを設け 、前記電源を短時間遮断してその電源を再投入したとき前記第１の遅延回路から 所定レベルの信号が出力されるまでの期間中前記選択回路が前記記憶回路の記憶 結果を出力することを特徴とする。

【０００６】

【考案の実施の形態】

この種の光電スイッチの受光信号の減衰は急速に進行するものではないので、 常時自己診断をする必要はなく、例えば１日１回電源投入時に診断すればよいこ とに着目し、光電スイッチの動作期間中の自己診断回路による診断結果を、第２ の遅延回路でノイズ等による誤診断を除去して記憶回路に記憶しておき、電源を 一時遮断してこの電源の再投入後、前記第１の遅延回路の出力が所定レベルの信 号に変化するまでの期間中、選択回路で記憶回路に記憶された自己診断回路の自 己診断結果を出力し、第１の遅延回路の出力が所定レベルの信号に変化すると選 択回路により光電スイッチ本来の検出出力に切換えて出力する。ここで、第１の 遅延回路が抵抗とコンデンサとからなる充放電回路により形成されているので、 電源遮断によりコンデンサに蓄えられた電荷が放電し終わらないうちに電源が再 投入されてしまうと第１の遅延回路のコンデンサの充電電圧が予め定められた電 圧に達するまでの時間が変化してしまい、第２の遅延回路によって自己診断回路 の出力の継続時間の監視中に第１の遅延回路の出力が所定レベルの信号に変化し てしまって自己診断結果を出力できなくなることがある。このため、前記記憶回 路は光電スイッチの動作期間中の自己診断回路による診断結果を記憶して格納し ておき、電源遮断時間がまちまちでも再投入時に自己診断結果が確実に出力され るようにする。電力保持回路は電源遮断時にも記憶回路の記憶内容が破壊されな いように記憶回路に電力を供給する役目をする。なお、記憶回路は電源が長時間 遮断され電力保持回路により電力を給電されなくなったときリセットされる。

【０００７】 以下、図面を参照して本考案の実施例を詳細に説明する。

【０００８】

【実施例】

本考案による光電スイッチの一実施例を図１に示し、図２に示した従来装置と 同一のものには同一の符号を付している。 図１において、受光素子３は従来のものと同様に発振回路１の発生するパルス 電流で発光し、受光素子４で受光する。受光側の増幅器５、３個のコンパレータ 6a,6b,6c、検出回路７、自己診断回路８等も従来のものと同様であるからこの説 明は省略する。この実施例が従来のものと異なる点は、遅延回路11、記憶回路12 、選択回路13、電力保持回路14および遅延回路15を設けた点である。記憶回路12 は自己診断回路８の出力端が遅延回路11を介して接続されている。この遅延回路 11は例えば自己診断回路８からの診断結果が一定時間の間継続した場合に出力を 発してその診断結果を記憶回路12に記憶させる。また、記憶回路12はダイオード 16を介して電源Ｖccの電圧で充電するように接続された電力保持回路14のコンデ ンサ17が放電されたときにリセットされるように接続されている。選択回路13は インバータ18、２つのAND 回路19,20 、OR回路21を備え、検出回路７の出力がAN D 回路19の一方の入力端に接続され、他方の入力端には電源Ｖccが接続されてい る。記憶回路12の出力端がAND 回路20の一方の入力端に接続され、両AND 回路19 ,20 の他方の入力端には後で述べる遅延回路15の出力端がそこで述べるように接 続されている。両AND 回路19,20 の出力端がOR回路21のそれぞれの入力端に接続 され、OR回路21の出力端が出力トランジスタ９のベースに接続されている。遅延 回路15は電源Ｖccが抵抗22を介してコンデンサ23を充電するように接続され、抵 抗22の抵抗値とコンデンサ23の容量で遅延時間が決定される。コンデンサ23の一 端はAND 回路19の他方の入力端と、インバータ18を介してAND 回路20の他方の入 力端に接続されている。

【０００９】 この光電スイッチ本来の動作と、自己診断回路８の動作については既に図２に ついて述べたからこの説明は省略し、以下主として遅延回路11、記憶回路12、選 択回路13、電力保持回路14、遅延回路15の動作について説明する。記憶回路12は この光電スイッチを停止するため電源Ｖccを所定時間以上停止したときにリセッ トされ、電源Ｖccが投入されるとコンデンサ17がダイオード16を介して直ちに充 電されるから、そのときの自己診断回路８の診断結果が遅延回路11を介して記憶 される。この光電スイッチに電源Ｖccが投入されていないとき、勿論両コンデン サ17,23 は放電された状態である。電源Ｖccが投入されたとき、光電スイッチの 大部分は始動するが、このときコンデンサ23の電圧は未だ低いからAND 回路19の 他方の入力端はローレベルであり、AND 回路19は閉じられ、AND 回路19の出力は ローレベルである。しかし、AND 回路20の他方の入力端はインバータ18を介して ハイレベルに転じるからAND 回路20は記憶回路12の出力をAND 回路20, OR回路21 に伝達可能状態になっている。このとき記憶回路12はコンデンサ17が放電された ときリセットされた状態から自己診断回路の診断結果が遅延回路11を介して伝達 されると診断結果を記憶し、この記憶状態がAND 回路20,OR 回路21を介してトラ ンジスタ９から出力される。コンデンサ23が充電され、この電圧が所定値に達す るとAND 回路20の他方の入力端はインバータ18を介してローレベルに転じるから AND 回路20は閉じる。しかし、AND 回路19の他方の入力端はハイレベルに転じる からAND 回路19は開き、検出回路７の出力が出力トランジスタ９のベースに印加 されるようになる。こうしてこの光電スイッチは常時の動作に入る。この常時の 動作中にも自己診断回路８は自己診断を行っており、自己診断回路８から異常を 示す信号が出力されると遅延回路11を介して記憶回路12に記憶される。

【００１０】 次にこの光電スイッチの常時の動作中に光学系の自己診断の結果を必要とする 場合は、電源Ｖccを一時遮断後再投入する電源Ｖccの一時遮断により、コンデン サ23に蓄えられた電荷が放電されてコンデンサ23の電圧が所定値以下に低下して から、電源Ｖccの再投入により再び充電されてその電圧が所定値に達するまでの 期間中、選択回路13のAND 回路19が閉じ、AND 回路20が開放可能状態になるので 記憶回路12に記憶した診断結果がAND 回路20,OR 回路21を介して出力トランジス タ９から出力される。このとき電源Ｖccが一時遮断されても電力保持回路14の電 圧が記憶回路12に印加されているから記憶回路12の動作には支障ない。

【００１１】

【考案の効果】

以上に説明したとおり本考案によれば、パルス点灯された発光素子の発する光 信号を受光して電気信号に変換する受光素子と、この受光素子の出力を所定のレ ベルで弁別して出力する第１のコンパレータと、この第１のコンパレータより高 い弁別レベルを有する第２のコンパレータと、前記第１のコンパレータより低い 弁別レベルを有する第３のコンパレータと、この第２，第３のコンパレータの出 力に従って前記受光素子への入力を診断しその結果を出力する自己診断回路とを 備えた光電スイッチにおいて、電源投入時に充電されるコンデンサを有し、この コンデンサの充電電圧が予め定められた電圧に達すると所定レベルの信号を出力 する充放電回路からなる第１の遅延回路と、前記自己診断回路から異常を示す信 号が一定時間以上継続して出力されたとき所定レベルの信号を出力する第２の遅 延回路と、この第２の遅延回路の出力を自己診断結果として記憶する記憶回路と 、前記電源が遮断されたとき前記記憶回路に電力を供給する電力保持回路と、前 記第１のコンパレータの出力と前記記憶回路の出力とを入力としこの両入力の何 れかを前記第１の遅延回路の出力に基づいて選択して出力する選択回路とを設け 、前記電源を短時間遮断してその電源を再投入したとき前記第１の遅延回路から 所定レベルの信号が出力されるまでの期間中前記選択回路が前記記憶回路の記憶 結果を出力するように構成したことにより、光電スイッチの光学系の診断結果を 知りたい場合には電源を一時遮断して再投入すれば第１の遅延回路から所定レベ ルの信号が出力されるまでの期間中、選択回路により光電スイッチ本来の検出出 力から記憶回路に記憶されている診断結果に切り換えて出力することができる。 また、記憶回路の電源は電力保持回路から給電しているので、電源を一時遮断し ても記憶回路の動作には支障がない。このようにして１つの出力トランジスタだ けでシーケンスコントローラのような外部制御装置を制御することができ、外部 への配線数も少なく、小型化が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の一実施例にかかる光電スイッチを示
す結線図

【図２】従来装置の光電スイッチを示す結線図

【図３】図２の光電スイッチにおける主要部の波形図

【符号の説明】

３ 発光素子 ４ 受光素子 6a コンパレータ 6b コンパレータ 6c コンパレータ ８ 自己診断回路 11 遅延回路 12 記憶回路 13 選択回路 14 電力保持回路 15 遅延回路

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】パルス点灯された発光素子の発する光信号
   を受光して電気信号に変換する受光素子と、この受光素
   子の出力を所定のレベルで弁別して出力する第１のコン
   パレータと、この第１のコンパレータより高い弁別レベ
   ルを有する第２のコンパレータと、前記第１のコンパレ
   ータより低い弁別レベルを有する第３のコンパレータ
   と、この第２，第３のコンパレータの出力に従って前記
   受光素子への入力を診断しその結果を出力する自己診断
   回路とを備えた光電スイッチにおいて、電源投入時に充
   電されるコンデンサを有し、このコンデンサの充電電圧
   が予め定められた電圧に達すると所定レベルの信号を出
   力する充放電回路からなる第１の遅延回路と、前記自己
   診断回路から異常を示す信号が一定時間以上継続して出
   力されたとき所定レベルの信号を出力する第２の遅延回
   路と、この第２の遅延回路の出力を自己診断結果として
   記憶する記憶回路と、前記電源が遮断されたとき前記記
   憶回路に電力を供給する電力保持回路と、前記第１のコ
   ンパレータの出力と前記記憶回路の出力とを入力としこ
   の両入力の何れかを前記第１の遅延回路の出力に基づい
   て選択して出力する選択回路とを設け、前記電源を短時
   間遮断してその電源を再投入したとき前記第１の遅延回
   路から所定レベルの信号が出力されるまでの期間中前記
   選択回路が前記記憶回路の記憶結果を出力することを特
   徴とする光電スイッチ。