JPS60820B2 - 光電スイツチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発光器と受光器とを対向配置した所謂没受光式
の光電スイッチに関するものである。

一般にこの種光電スイッチにおいては、発光器側からパ
ルス変調された変調光を投光し、受光器側ではこの変調
光のみを弁別検知するようにして雑音成分の除去を図つ
ている。即ち従釆は変調光のパルスに同期した同期信号
を発光器側から受光器側に導き、受光器側においてこの
同期信号により受光入力信号にゲートをかけ、投光され
てきたパルス変調光のみを取り出し、、この他の雑音成
分を除去するようにしていたのである。ところがこのよ
うな光電スイッチにおいては、その設置適用の場合によ
っては、発光器側と受光器側とを別々の電源で作動し発
受光器間で電気接続を行なうことができない場合があり
、このような場合には発受光器間における同期信号のや
りとりができず、結局受光器側において発光器からの光
の受光出力を積分し、この積分出力が所定レベルに達し
たとき出力信号を生じるような構成としている。

しかしこのような従来の非同期式の光電スイッチにあっ
ては、比較的時定数が大きい積分回路を用いる必要があ
るため、応答速度が遅くなる問題を有し、また連続して
到来するノイズに対してこれを十分除去できず、ノイズ
に弱いという問題があった。そこで上述のような従来例
の問題点を改善するものとして第１図に示すような構成
の光電スイッチが従来提供されている。

即ち発光器Ａ側の発光回路１を発振回路５′出力により
作動して変調光を発光させ、受光器Ｂ側において受光回
路２出力を信号処理回路３で信号処理して出力回路４を
作動するに際し、増中回路９、レベル弁別回路１０、積
分回路１１、波形整形回路１２等よりなる信号処理回路
３に、レベル弁別回路１０出力を入力してこれを一定時
間引きのばしかつ出力を積分回路１１に入力する波形引
きのばし回路１３を設けたものが従来より提供されてい
る。ここで波形引きのばし回路１３は第２図イに示すよ
うに、同図ａのような発光信号に対し同図ｂのような受
光信号が生じたとき、この受光信号の立下りを引きのば
して同図ｃのような出力信号を生じることになる。従っ
てヮンショットマルチノゞィブレータやフリップフロッ
プ等で構成された上記のような波形引きのばし回路１３
を設けることにより、積分回路１１の時定数を比較的時
定数の小さいものとすることができ、従って応答速度も
速くなるという利点を有するのであるが、反面第２図口
の場合に示すように、同図ａの発光信号に対してこれが
遮断され、受光回路２にこの発光信号が入力されないに
もかかわらず、同図ｂに示すような外来ノイズによる出
力信号が受光回路２出力として生じた場合、同図ｃに示
すようなノイズ分による出力信号が波形引きのばし回路
１３出力として生じ、雑音の除去が本質的にできないと
いう問題があった。本発明は上述の点に鑑みて提供した
ものであって、投光器と受光器との間で同期信号の送受
がない非同期式の光電スイッチでありながらしかも擬似
的な同期信号伝達手段として受光回路出力により同期さ
れる第２発振回路を受光器側に設けることにより擬似的
な同期式として作動させ、可及的に外乱光雑音による影
響を回避できるようにした光亀スイッチを提供すること
を第１の目的とし、また簡単な切替操作により同期式の
光電スイッチとして作動させることができ、同期式及び
非同期式の両方に同一回路構成を用いることを可能にし
た光電スイッチを提供することを第２の目的とし、さら
に主要回路部をＩＣ化した際の量産効果による安価化を
可能にした光電スイッチを提供することを第３の目的と
するものである。

以下本発明の一実施例を図面により詳述する。

第３図は本発明−実施例のブロック図を示すものであっ
て、前記第１図従来例の波形引きのばし回路１３に代え
て信号処理回路３にＤフリップフロツブ（以下ＤＦＦと
いう）７を挿入薮続し「第２発振回路６出力を直後又は
反転回路８を介してＤＦＦ７のクロツク入力端に入力す
るようにしてある。ここでレベル弁別回路１０‘ま、受
光回路２出力を増中する増中回路９出力をレベル弁別し
、パルス状のデータ出力を出力するものであり、このレ
ベル弁別回路１０の出力はＤＦＦ７のデータ入力端に入
力される。ＤＦＦ７はそのクロツク入力端に入力するク
ロツクの立下りのタイミングでデータ入力端に入力して
いるデータ読み込むようにしたエッジトリガタイプのも
のであり、このＤＦＦ７のＱ出力は積分回路１１に入力
されてこの積分回路１１の出力レベルが所定値に達した
とき波形整形回路１２に出力が生じ、この波形整形回路
１２の出力が信号処理回路３の出力として出力回路４に
入力されることになる。第１発振回路５は「発光回路１
に変調発光用の発振パルス信号を入力しており、発光回
路１は第１発振回路５のパルス周期による変調光を発光
することになる。第２発振回路６は、その目送発振周波
数が第１発振回路５の発振周波数より低く設定されたＣ
Ｒ発振回路により構成されており、この第２発振回路６
の出力が直接又は反転回路８を介してＤＦＦ７のクロッ
ク入力端に入力される。またこの第２発振回路６は前記
レベル弁別回路１０の出力を強制同期用の入力として入
力しているものであって、レベル弁別回路１０の出力は
第２発振回路６の限時コンデンサＣを急速に充電又は放
電させることにより、この第２発振回路６をレベル弁別
回路１０出力、即ち大略において発光信号に同期して作
動させるようにしてある。１４は同期式と非同期式とを
切換えるための制御入力端であって、この制御入力端１
４を″Ｈ′′レベルにすると同期式に設定されて第２発
振回路６の同期入力を遮断してかつ第２発振回路６出力
を直接ＯＦＦ７のクロツク入力機に入力するようにして
あり、このとき外部出力端１５から第２発振回路６出力
を取り出し、これにより第１発振回路５出力に代えて発
光回路２を変調発光させるようにしてある。

また制御入力端１４を″Ｌ″レベルにすると非同期式に
設定されて第２発振回路６をレベル弁別回路１０出力に
同期させ、かつ第２発振回路６出力を反転回路８を介し
てＤＦＦ７のクロック入力端に入力するようにして「同
期、非同期動作を切換える勤作切換手段が形成されてい
る。第４図は第２発振回路６及び反転回路８の具体回路
例を示し、この第４図具体回路例のタイムチャートを第
５図乃至第７図に示す。

第５図ａ，ｂは非受光時の第２発振回路６の各部波形を
示すものであって、このときトランジスタＴｒ，はオフ
状態に維持され、抵抗Ｒ２に対する限時コンデンサＣ接
続端の電圧は同図ａのように変化し、コンパレータ１６
の出力端には同図ｂのような出力信号が生じることにな
る。一方受光時においては（制御入力端１４が″Ｌ″レ
ベルの非同期式設定状態であるとして）、同図ｃ，ｄ，
ｅのような動作を行うものである。即ち同図ｃのような
レベル弁別回路１０の出力によりトランジスタＴｒ，が
これに同期してオンし、限時コンデンサＣがトランジス
タＴｒ，及び抵抗Ｒ，を介して急速充電されることにな
り、眼時コンデンサＣの抵抗Ｒ２側端の電圧は同図ｄの
ように変化し、コンパレータ１６の出力端には同図ｅに
示すような発光信号に同期した出力信号を生じることに
なる。第６図ａ〜ｅは第１発振回路５の発振周期より第
２発振回路６の発振周期が短かし、場合の第５図ａ〜ｅ
に対応する各部波形であり、このように第１発振回路５
の発振周期より第２発振回路６の発振周期が短かし、場
合、発光信号に第２発振回路６を同期させることができ
ない。従って第１発振回路５の発振周波数より第２発振
回路６の発振周波数を低くし、第１発振回路５の発振周
期より第２発振回路６の発振周期が長くなるようにする
のである。第７図は第４図回路の全体動作のタイムチャ
ートを示し、同図ａのような第１発振回路５の出力パル
スに対し、同函ｂのようなレベル弁別回路１０出力が生
じたとすると、非受光時には夫々同図ｃ，ｄのような第
２発振回路６のコンパレータ１６出力及び限時コンデン
サＣ端子電圧生じていたのに対し、上記しベル弁別回路
１０の出力状態により同図ｅのようなコンパレータ１６
出力が生じ、これがトランジスタＴｒ３〜Ｔｒ？により
構成された反転回路８で反転され、同図ｆのような反転
回路８の出力がＤＦＦ７のクロック入力端に入力するこ
とによりＤＦＦ７の出力端には同図ｇのような出力信号
を生じることになる。一方制御入力端１４を″Ｈ″にす
ると、トランジスタＴｒ２がオンされてトランジスタＴ
ｒ，が常に遮断され、レベル弁別回路１０出力による強
制同期が遮断されることになり、かつ反転回路８も第２
発振回路６出力を反転せず同相関係で出力することにな
る。かくてＤＦＦ７のクロツク入力端に第８図ａのよう
な第２発振回路６出力を入力し、ＤＦＦ７のデータ入力
端に同図ｂのようなレベル弁別回路１０出力を入力する
ことにより、同図ｃのようなＤＦＦ７出力を生じるもの
である。第９図は第２発振回路６の別の具体回路例を示
し、この具体回路例においては、レベル弁別回路１０に
出力が生じたとき、限時コンヂンサＣの充電電荷を急速
に放電することにより、レベル弁別回路１０出力で第２
発振回路６に同期をとるようにしてある。

しかして第１０図ａ〜ｅは第４図具体回路例に対する第
６図ａ〜ｅのタイムチャートに対応した上記第９図回路
のタイムチャートを示すものである。即ち非受光時にお
いては、限時コンデンサＣの端子電圧は同図ａのように
変化し、従ってコンパレータ１６の出力端には同図ｂの
ような出力信号が生じている。一方受光時には同図ｃの
ようなレベル弁別回路１０出力により上記限時コンデン
サＣの充電電荷が抵抗Ｒ，及びトランジスタＴｒ，を介
して急速に放電され、同図ｄに示すように限時コンデン
サＣの端子電圧が変化し、このため同図ｅのようなコン
パレータ１６の出力が第２発振回路６の出力として出力
されることになるものである。なおこの回路において反
転回路８は例えば第４図実施例と同様のものが使用され
るものであり、以下の動作は第４図回路と同様である。
なお第３図ブロック図に示す回路において、受光回路２
の一部、信号処理回路３、出力回路４の一部及び第２発
振回路６、反転回路８は一個のＩＣとして形成されるも
のであり、このＩＣは受光回路２の接続用端子や出力回
路４接続用端子、正負の電源端子、その他外付部品用の
端子の他、少なくとも制御入力端１４と外部出力端１５
とを有し、このＩＣを同期式と非同期式との両方の光電
スイッチに共用できるようにしてある。

本発明は上述のように、発光器側と受光器側とに夫々第
１、第２発振回路を設け、受光回路出力により、第２発
振回路に強制的な同期トリガを加えｔ受光回路出力をデ
ータ入力とするＤＦＦのクロック入力端に、この第２発
振回路出力を入力するようにしたものであるから、ＤＦ
Ｆは受光入力に同期して発振する第２発振回路の出力に
同期してデータの読み込みを行うことになり、非同期式
であるにもかかわらず、疑似的な同期信号が得られて疑
似同期式として作動し、外来光ノイズによる誤動作のお
それが少なくなるという効果を有するものであり、また
併合発明にあっては、第２発振回路の同期入力を遮断し
第１又は第２発振回路のいずれかの出力を発光回路とＤ
フリップフロップのクロツク入力端に入力することによ
り発受光器を同期させた同期式として作動させることが
でき、受光器側の信号処理回路を同期式、非同期式の兼
用回路として構成しておくことができるようになったも
のであり、従ってかかる兼用回路をＩＣ回路化しておく
ことにより量産効果による大中なコストダウンが可能に
なる利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例のブロック図、第２図は同上のタイムチ
ャート、第３図は本発明一実施例のブロック図、第４図
は同上の第２発振回路及び反転回路を中心とした菱部具
体回路図、第５図は同上第４図回路の第２発振回路の動
作を説明するタイムチャート、第６図は同上第４図回路
において第２発振回路の発振周期が第１発振回路の発振
周期より短かくなった場合の不都合さ示すタイムチャ−
ト、第７図は第４図回路の全体動作を説明するタイムチ
ャート、第８図は同上回路の同期式作動時の動作を説明
するタイムチャート、第９図は同上の第２発振回路の別
の具体回路例図、第１０図は同上第９図回路の動作説明
のためのタイムチャートであり、Ａは発光器、Ｂは受光
器、Ｃは限時コンデンサ、１は発光回路、２は受光回路
、３は信号処理回路、４は出力回路、５は第１発振回路
、６は第２発振回路、７はＤフリップフロップ（ＤＦＦ
）、８は反転回路、１４は制御入力端「 １５は外部出
力端である。 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１０図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 発光器と受光器とを対向配置し、発光器の発光回路
   からパルス変調された変調光を投光し、受光器側の受光
   回路によりこの変調光を受光し、受光回路出力を信号処
   理回路に入力してこの信号処理回路により上記変調光受
   光の遮断を検知し出力回路を作動するようにした光電ス
   イツチにおいて、発光器側に第１発振回路を設けるとと
   もに受光器側に上記受光回路出力により同期トリガ可能
   な第２発振回路を設け、上記受光回路出力をデータ入力
   としクロツク入力の立下りタイミングでデータを読み込
   むＤフリツプフロツプを信号処理回路に設けてこのＤフ
   リツプフロツプの出力が所定時間持続したとき出力回路
   に出力信号を送出するようにし、第１発振回路により発
   光回路を作動し、受光回路出力により第２発振回路に強
   制的な同期トリガを加え、この第２発振回路の出力をＤ
   フリツプフロツプのクロツク入力端に入力するようにし
   て成ることを特徴とする光電スイツチ。 ２ 第２発振回路を第１発振回路よりも長い繰返し周期
   で発振するＣＲ発振回路により構成し、受光回路出力に
   より第２発振回路内の限時コンデンサを急速に充電又は
   放電することにより第２発振回路に受光回路出力による
   強制的な同期トリガを加えるようにし、受光回路出力に
   より同期トリガを加えられた第２発振回路出力を反転回
   路を介しＤフリツプフロツプのクロツク入力端に入力す
   るようにして成ることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の光電スイツチ。 ３ 発光器と受光器とを対向配置し、発光器の発光回路
   からパルス変調された変調光を投光し、受光器側の受光
   回路によりこの変調光を受光し、受光回路出力を信号処
   理回路に入力してこの信号処理回路により上記変調光受
   光の遮断を検知し出力回路を作動するようにした光電ス
   イツチであって、発光器側に第１発振回路を設けるとと
   もに受光器側に上記受光回路出力により同期トリガ可能
   な第２発振回路を設け、上記受光回路出力をデータ入力
   としクロツク入力の立下りタイミングでデータを読み込
   むＤフリツプフロツプを信号処理回路に設けてこのＤフ
   リツプフロツプの出力が所定時間持続したとき出力回路
   に出力信号を送出するようにし、第１発振回路により発
   光回路を作動し、受光回路出力により第２発振回路に強
   制的な同期トリガを加え、この第２発振回路の出力をＤ
   フリツプフロツプのクロツク入力機に入力するようにし
   て成る光電スイツチにおいて、第２発振回路の同期入力
   を遮断し第１又は第２発振回路のいずれかの出力を発光
   回路とＤフリツプフロツプのクロツク入力端に入力する
   ことにより発受光器を互いに同期させた同期式として作
   動させることができるようにする動作切換手段を設けて
   成ることを特徴とする光電スイツチ。 ４ 第２発振回路の同期入力を遮断するとともにこの第
   ２発振回路出力を反転回路をバイパスしてＤフリツプフ
   ロツプのクロツク入力端に入力するための制御入力端と
   、上記第２発振回路を外部に出力するための発光変調用
   の外部出力端とを少なくとも具備して受光器側回路をＩ
   Ｃ化して成ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記
   載の光電スイツチ。