JPS603628B2

JPS603628B2 - 交流式透過形光電スイッチ

Info

Publication number: JPS603628B2
Application number: JP53164710A
Authority: JP
Inventors: 保之渡辺; 一郎樋口; 和幸緒方
Original assignee: Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1978-12-26
Filing date: 1978-12-26
Publication date: 1985-01-29
Also published as: JPS5587973A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は、投光器と受光器をそれぞれ交流電源に接続
し、投光器と受光器とを対向配置して光の送受を行なわ
せるようにした交流式透過形光亀スイッチに関する。

この交流式透過形光電スイッチは内部回路に直流電力を
供給するための電源回路を内蔵しており、電源一体形の
ものとして構成されている。

また普通のスイッチと同様に外部に接続されたりレーな
どの負荷を開閉する機能までをも含む光電スイッチ（単
に検出信号を出力するだけの機能しか持たない光電検出
装置とは異なるタイプに属する）として構成されている
ものである。この交流式透過形光電スイッチの小形・軽
量化を図るための電源トランスを不要としたものが従来
より第１図に示す様な回路として知られている。

第１図では投光器１と受光器３とがそれぞれ交流電源に
接続されるようになっており、対向配置されて光の送受
を行ない、この光の送受が被検出物体２によって遮られ
るようになっている。投光器１は全波整流回路１１と平
滑・定電圧回路１２と発振回路１３とＬＥＤ（発光ダイ
オード）１４とからなっており、このＬＥＤ１４から
パルス光が発射される。受光器３は前記のパルス光が入
射される受光素子３１と、この受光素子３１の出力を増
中する受光回路３２と、波形処理回路３３と、トリガ回
路３４とを有している。これらの回路には半波整流用ダ
イオード３５及び平滑・定電圧回路３６から電力が供給
される。トリガ回路３４によりＳＣＲ３９がトリガされ
るようになっており、このＳＣＲ３９と全波整流回路３
８とにより交流開閉回路３７が形成されている。第２図
ａに示すような交流電源電圧が加えられている場合、Ｌ
ＥＤ１４からの投光パルスは第２図ｂに示すように交
流電源電圧とは関係のない高い周波数のパルス光となっ
ている。

このパルス光が被検出物体２によって遮られずに第２図
ｃに示す様に受光器３に受光されるとトリガ回路３４か
ら第２図ｅに示す様にトリガ信号が生じＳＣＲ３９がト
リガされるので交流開閉回路３７はオンとなり、負荷Ｌ
に第２図ｆに示す様な負荷電流が流れる。これに対し、
発射されたパルス光が遮られて受光器３に第２図ｅに示
す様にパルス光が入射されなくなると、第２図ｅに示す
様にトリガ信号が停止するためＳＣＲ３９はオフとなり
、負荷電流は第２図ｆに示すように流れなくなる。すな
わち、この第１図の光電スイッチは被検出物体２が無い
時に負荷Ｌがオンとなり、被検出物体２が有ると負荷Ｌ
がオフとなるように構成されている。ところで従来では
第１図に示す様に電源周波数との干渉を避けるためなど
の理由によりＬＥＤ１４は高い周波数で駆動されている
（通常数百〜数ＫＨ２）。そのためＬＥＤの信頼性たと
えばデューナィファクタの点から駆動電流のピーク値は
抵〈抑えられている。そしてその分、受光回路３２にお
ける増中ゲインを高めるようにしている。そのため発射
される光のピーク値が低いので、外乱光により影響され
易く、また受光器３において外部からの誘導雑音に対す
る安定性が損なわれていた（増中ゲインが高いため）。
さらに投光器１において平滑・定電圧回路１２を用いて
いるため、比較的容量が大きく、耐圧の高い電解コンデ
ンサを使わざるを得ず小形化、薄形化の点で難点となっ
ていた。又、この第１図の回路で日本の商用電源である
交流１００ボルト及び２００ボルトの両方にそのままの
回路で使えるようにする共用形として構成する場合に定
電圧回路（平滑・定電圧回路１２，３６など）に対する
負担が大きくなって困難な面があった。本発明は上記に
鑑み、発射するパルス光の周波数を低めて光のピーク値
を高め、もって動作の安定性をもたらし、かつ交流１０
０ボルト及び２００ボルト共用形として容易に構成でき
るようにした交流式透過形光電スイッチを提供すること
を目的とする。以下、本発明の実施例について図面を参
照しながら説明する。

第３図において、１００‘ま投光器を、２００は被検出
物体を、３０川ま受光器をそれぞれ示している。投光器
１００では、ＬＥＤ１２８は、交流電源に同期して全波
整流波形の各立ち下がり時の所定の位相で半波毎に半波
につき１回駆動されるようになっている（第４図Ａ，Ｂ
参照）。全波整流回路１１１からの整流出力の立ち上が
り過程においてはＰＵＴ（プログラマフル・ユニジヤン
クシヨン・トランジスタ）１２６のゲート電圧は抵抗１
２１，１２２による分圧電圧で定まるための整流出力の
上昇と共に上昇して行くが、ＰＵＴ１２６のアノード電
圧はコンデンサ１２５の一端の電圧であるため遅れて上
昇する。したがって、この過程ではＰＵＴ１２６はオフ
している。このとき抵抗１２１、ダイオード１２４を介
してコンデンサー２５が充電されていく。抵抗１２１，
１２２により分圧されてゲートに加わっている電圧がツ
ェナダィオード１２３のブレークオーバ電圧に達したと
き、ゲート電圧の上昇は止まるが、このときアノード電
圧はダイオード１２４の順方向降下電圧分だけ低く、し
たがってこのときにもＰＵＴ１２６はオフとなっている
。整流出力が立ち下がり始めるとゲート電圧はやがてッ
ェナダィオード１２３のブレークオーバ電圧を維持でき
なくなり、降下し始める。一方アノード電圧はコンヂン
サ１２５の一端の電圧であるから充電されたままの一定
の電圧となっている。したがってゲート電圧が降下し、
アノード電圧よりもＰＵＴ１２６のオフセット電圧以
上下った時にＰＵＴ１２６がターンオンする。すると
、コンデンサー２５の電荷はＰＵＴ１２６を介して急速
に放電する。この放電電流はＬＥＤ１２８を流れ、ＬＥ
Ｄ２８はパルス電流により駆動されて第４図Ｂに示す様
なパルス光が発射される。なおＬＥＤ１２８と直列に接
続されたィンダクタ１２７は放電電流を若干なまらせて
受光素子３１１の応答特性に適用させるものである。こ
うしてピーク値で数百ｍＡ〜数Ａ程度の高い電流がＬＥ
Ｄ１２８に流れることになり、発射されるパルス光のピ
ーク値は極めて大きなものとなる。なお以上の動作過程
は交流１００ボルトあるいは交流２００ボルトを接続し
た場合でも変わらず、ほぼ一定の電流をＬＥＤ１２８に
流すことができる。受光器３０川こおいて、受光回路３
１０は、受光素子３１１と増中用のトランジスタ３１２
，３１３とから構成されている。

カットオフ回路３２０‘ま受光回路３１０の出力により
トリガされるＳＣＲ３２１からなる。平滑回路３３０は
抵抗３３１と平滑コンデンサ３３２とからなり、ダイオ
ード３５０からの半波整流出力を平滑する。トリガ回路
３４０は、抵抗３４１〜３４４、動作表示用ＬＥＤ３４
５、ＰＵＴ３４６、コンデンサ３４７から構成されてい
る。交流開閉回路３７川ま全波整流回路３８０及びＳＣ
Ｒ３９０‘こより構成されており、このＳＣＲ３９川ま
トリガ回路３４０の出力によりトリガされる。この受光
器３００１こおいてパルス光が入射すると、そのタイミ
ングでＳＣＲ３２１がトリガされるため、そのつど平滑
コンデンサ３３２の両端が短絡されることになり、平滑
回廊３３０のイ点の電圧は第４図Ｃに示す用に三角波状
になっている。

この電圧が抵抗３４４を介してＰＵＴ３４６のァノード
に入力されている。一方ＰＵＴ３４６のゲートには、半
波整流電圧の抵抗３４１，３４２により分圧された電圧
と、受光回路３１川こ与えられている直流定電圧を抵抗
３４３，３４２で分圧した一定の電圧との重畳電圧が加
えられている。したがってハ点の電圧（ゲート電圧）は
第４図Ｂに示す様になる。このＰＵＴ３４６のアノード
・カソード間はコンデンサ３４７により交流的に連結さ
れており、イ点の電圧がそのままアノード‘こ現われ整
流半波内で−旦アノード電圧の方がゲート電圧よりも大
きくなることを阻止しＰＵＴ３４６がオンするのを阻止
している。又、このようにパルス光が入射している状態
では、常にゲート電圧の方がアノード電圧より高くなる
ように設定されている。そのためＰＵＴ３４６はオフの
ままとなっている。なおコンデンサ３４７はノイズによ
る誤動作を防止する機能も果している。このようにＰＵ
Ｔ３４６はオフのままであるから二点（ＳＣＲ３９０の
ゲート）に電流が流れず（第４図Ｆ参照）ＳＣＲ３９川
まオフしている。そのため負荷Ｌ‘こは第４図印こ示す
図に電流が流れない。被検出物体２００により光が遮蔽
されるとＳＣＲ３２１は位相ｔにおいてオンすることを
やめるので平滑コンデンサ３３２の両端は短絡されずイ
点の電圧は第４図Ｃに示す様に緩やかに下がってくる。

つまりダイオード３５０から整流出力が生じていない半
波の間にもイ点に電圧が残留することになる。そのため
アノード電圧の方がゲート電圧よりも高くなって（第４
図Ｄ，Ｅ参照）ＰＵＴ３４６がターンオンする。その結
果ＳＣＲ３９０にゲート電流が流れ（第４図Ｆ参照）Ｓ
ＣＲ３９０がターンオンし負荷Ｌに電流が供給される（
第４図Ｇ，日参照）。その後、パルス光が入射されると
ＳＣＲ３２１がターンオンするので再びイ点の電圧は急
降下し、ＰＵＴ３４６のアノードに電流が流れなくなっ
てＰＵＴ３４６はオフする。

よってＳＣＲ３９０のゲート電流が流れない状態が生じ
次の半波から負荷ＬＩこ電流が流れなくなる。なお動作
表示用のＬＥＤ３４５はパルス光が入射されて負荷Ｌが
オフとなっているときに点灯し表示する。

第３図の実施例は３線式として構成したものであるが、
第５図及び第６図に示す様に直流リレー４００を接続す
る場合には、ＳＣＲ３９０‘こ直列に、リレーコイルの
逆起電圧吸収用のダイオード３９１を接続して、このダ
イオード３９１の両端より２つの端子を引き出し、この
端子間にリレー４００を接続するように構成すれば良い
。

このように構成すると交流電源の電圧（１２ボルト、２
４ボルト、４８ボルト等）に合わせた定格電圧の直流リ
レー４００を使用することができる。以上実施例につい
て説明したように本発明によれば、投光器のＬＥＤは交
流電源の周波数の２倍の繰り返し周波数により駆動され
ているため駆動電流のピ−ク値を高めることができ、発
射するパルス光のピーク値を高めることができる。

そのため受光器３００‘こおける増中ゲインを減少させ
て、外部からの雑音等に対しより安定なものとすること
が可能である。又、回路構成は極めて簡単であり、電源
トランスを用いずに交流１００ボルト、２００ボルト共
用形のものを極めて４・形に実現することが可能である
。そして投光周波数を低くしているが交流電源に同期し
ているため交流電源を媒介として投光器と受光器との同
期が取れ受光器により開閉される負荷に効率よく電力を
供給することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す回路図、第２図は第１図を説明す
るためのタイムチャート、第３図は本発明の一実施例を
示す回路図、第４図は第３図を説明するためのタイムチ
ャート、第５図及び第６図はそれぞれ変形例を示す一部
の回路図である。１，１００・・・投光器、２，２００・・・被検出物体
、３，３００…受光器、１４，１２８…ＬＥＤ、３１，
３１１…受光素子、３７，３７０・・・交流開閉回路、
Ｌ・・・負荷。多〆図漆２図図対球多９図多ク図多グ図

Claims

【特許請求の範囲】

１投光器と受光器とをそれぞれ交流電源に接続し、投
光器と受光器とを対向配置して光の送受を行なわせるよ
うにした交流式透過形光電スイツチにおいて、前記投光
器は交流電源に同期して全波整流波形の所定の位相ごと
に半波に１回パルス光を発射する投光素子を含んで構成
され、前記受光器は、前記パルス光が入射される受光素
子を含む受光回路と、平滑コンデンサを含んで半波整流
出力を平滑する平滑回路と、前記受光回路の出力により
ターンオンして前記平滑コンデンサを短絡するスイツチ
ング素子を含むカツトオフ回路と、スイツチング素子を
含む交流開閉回路と、ＰＵＴを含んで構成され、このＰ
ＵＴのカソード出力を前記交流開閉回路のスイツチング
素子にトリガ信号として送るトリガ回路とからなり、前
記トリガ回路のＰＵＴのアノードに前記平滑コンデンサ
の両端に現われる電圧を加えると共に前記ＰＵＴのゲー
トに半波整流出力に応じた電圧を加えるようにしたこと
を特徴とする交流式透過形光電スイツチ。