JPH08139582A - 光電スイッチの同期回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 同期信号線にノイズが混入しても正確に同期
をとることができ、安定した信頼性の高い光電スイッチ
の同期回路を提供する。 【構成】 パルス発生回路１１からの投光パルスに基づ
いてパルスビームを投光する投光器１０と、該パルスビ
ームを受光して光電変換する受光素子２１と、前記変換
された光電流によるパルス信号を増幅する増幅器２２，
２３と、前記増幅された信号を前記投光パルスと同期を
とって検波して出力する同期検波器２４、出力回路２５
とを有する光電スイッチにおいて、パルス発生回路から
投光パルスに同期した同位相及び逆位相の信号を発生さ
せ、減衰器２９で各信号をコンパレータ回路３０の同相
許容入力範囲以内に減衰させ、さらにコンパレータ回路
３０でそれらの信号を比較し、その比較結果を同期パル
スとすることによってノイズを除去し、ノイズによる影
響を回避する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、透過型又は反射型から
なる投光器と受光器を配置して、透過光又は反射光の検
出を行う光電スイッチに関し、特に投光器と受光器の同
期をとる光電スイッチの同期回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の透過型又は反射型光電ス
イッチは、図４に示すように投光器１０及び受光器２０
から構成されており、例えば駅のプラットホーム等に設
置されて、乗降客を検出するものがある。投光器１０で
は、パルス発生回路１１から発生した投光パルスを電流
増幅器１２で増幅し、上記増幅した投光パルスに応じて
投光素子１３がパルスビームを発射していた。また、パ
ルス発生回路１１と後述する同期検波器２４は、同期回
路を構成しており、パルス発生回路１１は、投光パルス
に基づく同期信号を、同期信号線２６を介して同期検波
器２４に出力している。

【０００３】受光器２０では、上記パルスビームの透過
光又は反射光を受光素子（フォトダイオード）２１で受
光して光電流を発生させ、この光電流によるパルス信号
を初段増幅器２２、主増幅器２３で増幅し、さらに同期
検波器２４で入力する同期信号に基づいて投光パルスと
同期をとって上記パルス信号を同期検波し、上記検波レ
ベルが所定レベル以上か以下かを出力回路２５から出力
していた。

【０００４】上記光電スイッチでは、投光器１０と受光
器２０の設置距離が長くなって、同期信号線２６が長距
離になると、同期信号線２６へのノイズの混入が避けら
れない。そこで、従来では、同期信号線２６にノイズが
混入した時に同期信号の誤動作を防ぐために、図５に示
すようにパルス発生回路１１と同期検波器２４の間に、
ノイズのパルス幅より大きな積分・コンパレータ器２７
を設けて、上記同期信号及びノイズを積分してノイズの
レベルを所定閾値レベル以下にして、ノイズ成分の影響
を回避していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記同期回
路では、同期信号の近傍にノイズが混入すると、その直
後に発生する積分波形にその影響が現れて、同期がずれ
ることがあった。すなわち、図６（ａ）に示すように同
期信号の前方近傍にノイズが混入すると、ノイズの積分
値が蓄積されて同期信号を受けた時の積分波形の出力タ
イミングが早まり（図６（ｂ）参照）、図６（ｃ）に示
すように積分・コンパレータ器２７で再生された同期パ
ルスの出力タイミングが投光パルスの出力タイミング
（図６（ｄ）参照）とずれることがある。このため、光
電スイッチでは、投光器と受光器の同期のタイミングが
ずれて誤動作するという問題点があった。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、同期信号線にノイズが混入しても正確に同期をとる
ことができ、安定した信頼性の高い光電スイッチの同期
回路を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、投光パルスに基づいてパルスビームを
投光する投光素子を有する投光手段と、該パルスビーム
を受光して光電変換するフォトダイオードからなる受光
素子と、前記変換された光電流によるパルス信号を増幅
する増幅器からなる増幅手段と、前記増幅された信号を
前記投光パルスと同期をとって検波して出力する同期検
波器及び出力回路からなる検波出力手段とを有する光電
スイッチにおいて、前記投光パルスに同期し、かつ位相
が同位相及び逆位相の複数の信号を発生させるパルス発
生回路からなる信号発生手段と、前記複数の信号を比較
し、該比較結果を同期パルスとして前記同期検波器に出
力するコンパレータからなる比較手段とを備えた光電ス
イッチの同期回路が提供される。

【０００８】請求項２では、パルス発生回路からの信号
をそれぞれ減衰してコンパレータに出力する減衰器から
なる減衰手段を備える。

【０００９】

【作用】本発明では、パルス発生回路から投光パルスに
同期した同位相及び逆位相の信号を発生させ、コンパレ
ータでそれらの信号を比較し、その比較結果を同期信号
とすることによってノイズによる影響を回避する。請求
項２では、減衰器でノイズもコンパレータの許容入力以
下に減衰させて、コンパレータでの信号の比較を容易に
する。

【００１０】

【実施例】本発明に係る光電スイッチの同期回路の実施
例を図１乃至図３の図面に基づいて説明する。図１は、
本発明に係る光電スイッチの一実施例の構成を示すブロ
ック図である。図において、光電スイッチは、反射型の
投光器１０と受光器２０とから構成されている。なお、
従来例と同様の構成部分については、同一符号として詳
細な説明を省略する。

【００１１】投光器１０では、パルス発生回路１１は、
従来例と同様に電流増幅回路１２に投光パルス信号を出
力しており、上記投光パルスに応じて投光素子１３がパ
ルスビームを発射している。また、パルス発生回路１１
は、上記投光パルス信号に同期させるとともに、当該投
光パルス信号よりパルス幅が広く、かつ位相が同位相
（Ａ相）及び逆位相（Ｂ相）の同期信号（図２（ａ），
（ｂ）参照）を発生させて、同期信号線２６，２８を介
して受光器２０に出力している。なお、本発明の光電ス
イッチは、透過型の投光器と受光器とで構成させること
も可能である。

【００１２】受光器２０には、上述した受光素子（フォ
トダイオード）２１、初段増幅器２２、主増幅器２３、
同期検波器２４、出力回路２５及び積分・コンパレータ
器２７の他に、パルス発生回路１１からの同期信号線２
６，２８が接続される減衰器２９と、減衰器２９と接続
されるとともに、比較結果を同期検波器２４に出力する
コンパレータ回路３０とが付加されている。なお、パル
ス発生回路１１、同期検波器２４、積分・コンパレータ
器２７、減衰器２９及びコンパレータ回路３０は、同期
回路を構成している。

【００１３】減衰器２９は、図３に示すように、パルス
発生回路１１と接続され、パルス発生回路１１からＡ相
及びＢ相の同期信号が入力する抵抗Ｒ1〜Ｒ4と、抵抗Ｒ
3，Ｒ4間に接続される平滑コンデンサＣ2とから構成さ
れている。抵抗Ｒ1〜Ｒ4は、Ｒ1≫Ｒ3、Ｒ2≫Ｒ4の関係
になっており、Ａ相の信号に対しては、抵抗値の比率分
（Ｒ3／Ｒ1）が、Ｂ相の信号に対しては、抵抗値の比率
分（Ｒ4／Ｒ2）が減衰率となっている。これは、他の機
器の開閉等で発生する過電圧のサージノイズが、同期信
号線に取り込まれることによって、後述するコンパレー
タ回路３０内のコンパレータＵ1に入力し、これが原因
となって発生するコンパレータＵ1の誤動作や破壊を防
止するためである。従って、Ａ相及びＢ相の各ノイズ
は、上記減衰率によって後述するコンパレータ回路３０
内のコンパレータＵ1の同相許容入力範囲以内に減衰さ
れるので、コンパレータＵ1の出力に変化を与えること
がなくなる。また、平滑コンデンサＣ2は、コンパレー
タＵ1への入力電圧がノイズ等の影響でふらつかないよ
うに上記入力電圧を安定化させている。

【００１４】コンパレータ回路３０は、減衰器２９と接
続されるコンパレータＵ1と、電源電圧ＶCCを分圧し
て、上記電源電圧ＶCCをコンパレータＵ1の同相許容入
力範囲に設定する分圧抵抗Ｒ6，Ｒ5とから構成されてい
る。コンパレータＵ1では、＋の極性に減衰器２９から
のＡ相の信号が入力しており、−の極性に上記Ａ相の信
号と逆位相のＢ相の信号が入力している。コンパレータ
Ｕ1では、減衰されたＡ相及びＢ相の各信号を比較し、
その比較結果を積分・コンパレータ器２７に出力してい
る。また、同期信号線２６，２８に混入したノイズは、
同位相でコンパレータＵ1に入力するので、コンパレー
タＵ1の出力パルスからはノイズ成分が除去されること
となる。

【００１５】積分・コンパレータ器２７は、抵抗Ｒ7〜
Ｒ11、コンデンサＣ1及びコンパレータＵ2とから構成さ
れている。コンパレータ回路３０の出力に接続されてい
る抵抗Ｒ7，Ｒ8及びコンデンサＣ1は、パルス幅が非常
に短く、かつ電圧の高いノイズをカットする時定数の短
い積分回路を構成している。抵抗Ｒ9〜Ｒ11及び上記積
分回路に接続されるコンパレータＵ2は、コンパレータ
回路を構成している。抵抗Ｒ9，Ｒ10は、電圧ＶDDを分
圧してコンパレータＵ2の所定閾値レベルの電圧を設定
しており、上記所定閾値レベルの電圧をコンパレータＵ
2の−の極性に印加している。コンパレータＵ2の＋の極
性には、上記積分回路からの積分波形のパルスが入力し
ており、コンパレータＵ2は、上記入力するパルスが所
定閾値レベル以上かどうか比較し、所定閾値レベル以上
の時には同期パルスを再生して同期検波器２４に出力し
ている。

【００１６】従って、本実施例では、パルス発生回路１
１から投光パルスに同期させて、Ａ相及び逆位相のＢ相
の同期信号（図２（ａ），（ｂ）参照）を、同期信号線
２６，２８を介して減衰器２９に出力させると、ノイズ
が同期信号線２６，２８の途中で同時に同位相で誘導さ
れて同期信号に重畳される。減衰器２９では、同期信号
も重畳されたノイズも全て減衰させてコンパレータ回路
３０に出力する。

【００１７】コンパレータ回路３０のコンパレータＵ1
では、Ａ相及びＢ相の各信号が上述のごとく各極性に入
力するので、減衰器２９で逆位相同士の同期信号が減衰
されて小さいレベルの信号になっても、コンパレータＵ
1は十分安定したパルス出力を行うことができる。これ
に対してＡ相及びＢ相の各ノイズは、同位相で同期信号
に重畳されることとなるので、減衰器２９でコンパレー
タＵ1の同相許容入力範囲に減衰され、コンパレータＵ1
から出力されるパルスからはノイズ成分が除かれ、上記
出力パルスはノイズによって乱されることがなくなる。

【００１８】このため、積分・コンパレータ器２７の積
分回路では、ノイズ成分の取り除かれた安定した積分波
形のパルスを生成でき（図２（ｃ）参照）、このパルス
によってコンパレータＵ2が同期パルスを再生して（図
２（ｄ）参照）、同期検波器２４に出力する。なお、こ
の再生された同期パルスは、図２（ｅ）に示すように投
光器１０のパルス発生回路１１が出力する投光パルスと
同期タイミングが一致したものとなる。

【００１９】同期検波器２４では、入力する同期パルス
を同期ゲート信号とし、この同期パルスに基づいてフォ
トダイオード２１からの光電流によるパルス信号を同期
検波する。従って、本実施例では、同期信号線にノイズ
が発生しても、ノイズを減衰させて取り除くことができ
るので、ノイズに影響されることがなく、投光器と同期
がとれた安定した同期検波を行うことができ、光電スイ
ッチの信頼性を向上することができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、投光
パルスに基づいてパルスビームを投光する投光手段と、
該パルスビームを受光して光電変換する受光素子と、前
記変換された光電流によるパルス信号を増幅する増幅手
段と、前記増幅された信号を前記投光パルスと同期をと
って検波して出力する検波出力手段とを有する光電スイ
ッチにおいて、前記投光パルスに同期し、かつ位相が同
位相及び逆位相の複数の信号を発生させる信号発生手段
と、前記複数の信号を比較し、該比較結果を同期パルス
として前記検波出力手段に出力する比較手段とを備えた
ので、同期信号線にノイズが混入しても正確に同期をと
ることができ、安定した信頼性の高い光電スイッチを提
供できる。

【００２１】請求項２では、減衰手段が信号発生手段か
ら入力した各信号を、比較手段の同相許容入力範囲にそ
れぞれ減衰して出力するので、比較手段での上記各信号
の比較を容易にして、上記各信号に重畳されたノイズを
除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る光電スイッチの一実施例の構成を
示すブロック図である。

【図２】図１に示した主要部分の出力波形を示す波形図
である。

【図３】図１に示した同期回路の主要部分の具体的な回
路構成を示す回路図である。

【図４】従来の光電スイッチの一例のブロック図であ
る。

【図５】同じく従来の光電スイッチの他の例のブロック
図である。

【図６】図５に示した主要部分の出力波形を示す波形図
である。

【符号の説明】

１０ 投光器 １１ パルス発生回路 １２ 電流増幅器 １３ 投光素子 ２０ 受光器 ２１ 受光素子 ２２ 初段増幅器 ２３ 主増幅器 ２４ 同期検波器 ２５ 出力回路 ２６，２８ 同期信号線 ２７ 積分・コンパレータ器 ２９ 減衰器 ３０ コンパレータ回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光パルスに基づいてパルスビームを投
   光する投光手段と、該パルスビームを受光して光電変換
   する受光素子と、前記変換された光電流によるパルス信
   号を増幅する増幅手段と、前記増幅された信号を前記投
   光パルスと同期をとって検波して出力する検波出力手段
   とを有する光電スイッチにおいて、 前記投光パルスに同期し、かつ位相が同位相及び逆位相
   の複数の信号を発生させる信号発生手段と、 前記複数の信号を比較し、該比較結果を同期パルスとし
   て前記検波出力手段に出力する比較手段とを備えたこと
   を特徴とする光電スイッチの同期回路。
2. 【請求項２】 前記同期回路は、前記信号発生手段から
   の信号を減衰する減衰手段を備えたことを特徴とする請
   求項１に記載の光電スイッチの同期回路。