JPS61102575A - 光電スイツチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［抜術分野１ 本発明はパーキングメータなどに使用される距離検知型
の光電スイッチに関するものである。

［背景技術１ この種の光電スイッチは、第４図（ａ）に示すように、
投光器１】と投光光学系１２によって被検知物体Ｘに光
ビームＰを照射し、その反射光Ｒを受光光学系１によっ
て集光し、集光面に配設された受光素子２ａあるいは２
ｂの受光レベルを基壁電圧と比較することによって、被
検知物体×までめ距離りが所定範囲内にあることを検知
するらのであり、受光素子２ａまたは２ｂの出力は（ｂ
）図に示すように、集光スボッ）Ｓが移動するにつれて
連続的に変化するので、検知路ｆｉ証定レベルと比較す
ることによって被検知物体Ｘが検知エリア内に入ったか
どうかを判別するものである。実際には外光の変化や被
検知物体の反射率の違いなどを相殺するために、２個の
受光素子２ａ、２ｂの差信号を比較回路の入力として、
（１，）図のどの段階で・検知信号を出力するかを施工
現場で設定できるように構成している。しかしながらこ
の従来構成には次のような問題点があった。同図（ｃ）
は優先信号レベルと被検知物体までの距離との関係を示
したもので、受光レベルが検知設定レベルよりも高くな
ると光電スイッチは動作して検知信号を出力するか、回
路の温度ドリフトやメイスなど）こより受光し、ベルか
破線て示したように変動すると、設定距離付近にある物
体を一旦検知したのち、物体か移動しなくても危電スイ
／すが復帰してしまったり、あるいは動乍復帰を繰り返
したすするおそれかあっｒこ９ ［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑みｌ）されたちのであり、そ
の目的とするところは、一旦物体を検知したのちは、受
光レベルに多少の変動かあっても浜手１＋作をしないよ
うな光電スイッチを提供するにある。

［発明の開示１ しかして本発明は、被検知物体からの反射光を受光し、
受光信号電圧と検知距離設定電圧とを比較することによ
り物本を検知するように構成されｔこ光電スイッチにお
いて、物体検知と同時に検知ｘ［ｇｅｔ設定電圧をそれ
よりも若干１氏い復帰距離設定電圧に切り換える手段を
設けｒ′、乙のであり、一旦物木を検知すると、物体が
ある程度以上離れなけれは復帰しないようにしたものて
°ある。

第１図（ａ）は本発明の原理図を示したもので、いま物
体χが右ノｉから接近し、光電スイッチＡとの距離が検
知設定距離Ｌ１になると光電スイッチが動作し、次に物
体Ｘが右方へ後退して復帰設定距離り、に達すると光電
スイッチは復帰する。同図（ｂ）は被検知物体までの距
離と受光レベルとの関係を示したちので、受光レベルが
破線の範囲内で変動するものとすると、検知設定１１　
ｇｌＩはＬｌとＬｌ゛との間て゛変動する。したがって
復帰設定レベルを図示のように設定しておけば、すなわ
ち第２とＬ　２１の範囲がＬｌとＬｌｏの範囲と重なら
ないように設定しておけば、ノイズにより誤動作を生じ
るおそれがない。

第２図は本発明光電スイッチの一実施例を示したしので
、受光素子２の出力電流を受光回路３にて電圧信号に変
換し、その出力をオベア７７′Ｇとフィードパフ夕用ダ
イオードＤよりなる対数増幅回路４を用いて対数変換す
ることにより、グイナミノクレンノを拡大し近距離から
遠距離まて・の検出を可能にしている。この信号を第１
の比較回路５に入力し、レベル設定部３がら出力される
検知距離設定電圧Ｖａと比較する。信号処理回路ソて・
は発振回路１４がらの同期信号により、ｒライフ回路１
３で投光素子１１から光ビームＰを発生させているタイ
ミングで比較回路５の出力をサンプリングして外光ノイ
ズを除去してお１）、この信号処理回路９の出力をリレ
ーなと上りなる出力回路１５と動作表示部１６に加えて
いる。余裕表示部１７は受光信号レベルと検知設定レベ
ルとの間に余裕があるかどうか、換言すればレンズの清
掃などを必要としているかどうかを表示するためのらの
であり、受光レベルを上述の検知距離設定電圧Ｖａより
も若干高い余裕表示設定電圧＼・°１〕と比較士る第２
の比較回路１０の出力１こよって点灯制御される。

レベル設定部３は基準電圧発生部６とヒステリンス設定
部７とでｈＷ　ｒ＆されたしので、第３図はその回路例
を示したちのである６同図（ａ）において、基準電圧発
生部６は対数増幅回路・↓の温度補償を行なうために、
定電流源Ｊ１で発生した信号をオペアンプにおよびシリ
コングイオードＤよりなる対数増幅器によって対数変換
しており、その出力電圧ｖ１を抵抗Ｒ１を介して第１の
比較回路５に入力している。抵抗Ｒ２の負荷側には信号
処理回路９から出力される物体検知信号によってオンオ
フＩ１１制御されるトランジスタＱを介して定電流源Ｊ
。

が接続されており、抵抗Ｒ１とトランジスタＱと定電流
源Ｊ、とによってヒステリン又設定部７を構成している
。いまトランクスりＱがオフのときには抵抗Ｉｔ、には
殆ど電流が流れず、比較回路５に入力される距離設定レ
ベルＶａは検知距離設定電圧■、であり、次に物体が検
知されてＦランンスタＱがオンされると、抵抗Ｒ１には
定電流源Ｊ２から電１廐Ｉ２が供給されるので、比較回
路５にはＶ　２：　Ｖ　、　＋　Ｉ　２　Ｘ　Ｒｌなる
電圧が供給される。すなわち１．：　ｘ　ｎ　、がヒス
テリシス幅となっているのである。定電Ｔｆｌコ源、１
１を可変に十れば検知距離の調整か゛可能となり、定電
ｉＸＵ源ｊ、を可変とすれは、検知距離とは独立にヒス
テリン又幅の調整か可能である。また定電流源ｊ２を可
変にする代わり一二抵抗Ｒ１に可変抵抗器を使用するこ
とらできる。

また可変抵抗器を用いる代わりに複数の抵抗器をスイッ
チで切り換えてもよく、あるいは施工現’Ａで複数の抵
抗器から任意の値を選び池を切断するようにしてもよい
。また同図（１，）に示すように、抵抗Ｒ，と抵抗Ｒ２
とを直列に接続し、−ツノの抵抗Ｒ２にヒステリンス幅
切換用トランンスタＱを並列接続すると共に、両抵抗に
定電流源Ｊ：がら定電流を）庇すようにすれば、抵抗Ｒ
，によって検知設定電圧＼Ｉ、を、抵抗Ｒ２によってヒ
ステリ／ス幅１２ＸＲ２を、それぞれ独立に設定するこ
とができる。同図（ｃ）は１個の基準電圧発生部６を使
用して検知距離設定電圧Ｖａと余裕表示設定電圧Ｖ　ｂ
を供給するようにしたものである。

［発明の効果１ 本発明による光電スイッチは上述のように、反射光レベ
ルと検知距離設定電圧とを比較して物体を検知する光電
スイッチにおいて、物体検知と同時に検知距離設定電圧
をそれよりも若干低い復帰距離設定電圧に切り換える手
段を設けｒこらのであるから、一旦物体を検知すると、
物体かある程度以上能れなければ復帰せず、ノイズによ
って信号レベルが変動しても、物体が移動しなり・限り
一度検知動作した光電スイッチが復帰してしよ一＋ｒこ
り！ｊＪ作復帰を繰り返すなとの誤動作を起こすおそれ
かないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａＨｂ）は本発明光電スイッチの原理説明図、
第２１２１は本発明の一実施例を示しｔこらので、（ａ
ｊは全体ブロック図、（ｂ）は要部具体回路図、第３図
（ａＨｂＨｃ）は同上のレベル設定部の種々の回路例を
示しｒこものであり、第４図（ａ）（ｂ）（Ｃ）は従来
の光電又インチの原理説明図である。 ｌは優先光学系、２は受光素子、３は受光回路、・ｔは
対数増幅回路、５は第１の比較回路、６は基準電圧発生
部、７はヒ又テリシ又設定部、８はレベル設定部、９は
信号処理回路、１０は第２の比較回路、１１は投尼素子
、１２は投光光学系、１３はドライブ回路、１４は発振
回路、１５は出力回路、１６は動（を表示部、１７は余
裕表示部、（。 はオペアンプ、Ｄはシリコンダイオード、ＱはＦランノ
スタ、Ｊ、、Ｊ、、Ｊ、は定電流源、Ｒ，、Ｒ，は抵抗
、Ｖａは検知距離設定電圧、ｖｂは余裕表示設定電圧、
Ａは光電スイッチ、Ｘは被検知物体、Ｐは光ビーム、Ｒ
は反射光、Ｌｌは検知設定電圧、Ｌ２は復帰設定距離。 代理人　弁理士　石　１）長　七 １８１図 （ｂ） 笛４し くａ） （ｂ） １に４Ｎ （ｃ） 手続補正書（自発） 昭和５９年　１２月　２４日 光電スイッチ ３、補正をする者 事件との関係　　　　特　許　　出願人１１　　　所　
　大阪府門真市大字門真１０４８番地名　称　（５８３
）松下電工株式会社 代表者小　林　　郁 ４、代理人 ５、補正命令の日付 別紙の通り 訂　　正　　明　　細　　書 特願昭５９−２２４５５６号 １、発明の名称 光電スイッチ ２、特許請求の範囲 （１）被検知物体からの反射光の受光信号と、該電圧に
ヒステリシスを持たせたことを９徴とする光電スイッチ
。 の範（ｌｌｉＩ第１項記載の光電スイッチ。 ３、発明の詳細な説明 ［技術分野１ 本発明は投光器によって被検知物体に光ビームを照射し
、その拡散反射光を受光器で受光して被検知物体の有無
を検知する反射型の光電スイッチｉこ関するものである
。 １背景技術１ この種の反射型光電スイッチは、例えば第９図（、＞の
ように構成されている。同図において、受光素子２の出
力電流を受光回路３にて電圧信号に変換し、その出力を
対数増幅回路４を用いて対数変換することにより、グイ
ナミンクレンノを拡大゛　　　　して感度のよい検出を
可能にしており、この信号を第１の比較回路５に入力し
、第１のレベル設定ｇ８ａから出力される検知距離設定
電圧Ｖａと比較している。信号処理回路９では発振回路
１４からの同期信号により、ドライブ回路１３で投光素
子１１から尤ビームＰを発生させているタイミングで比
較回路５の出力をサンプリングして外光ノイズを除去し
ており、この信号処理回路９の出力をリレーなどよりな
る出力回路１５と動作表示部１６とに加えている。余裕
表示部１７は受光信号レベルと検知設定レベルとの間に
余裕があるかどうか、換言すればレンズの清掃などを必
要としているかどうかを表示するためのらのである。第
２のレベル設定部８ｂは上述の検知距離設定電圧Ｖａよ
りも若干余裕を持った余裕表示設定電圧ｖｂを第２の比
較回路１０に供給しており、上記対数増幅回路４６の出
力すなわち受光レベルをこの余裕表示設定電圧ｖｂと比
較し、受光レベルの方が高い時に点灯される。 対数増幅回路４は同１（ｂ）に示すように、オペアンプ
ＧとフィードバックダイオードＤとでｔＭ成され、シリ
コンダイオードの対数特性を利用したものであって、そ
の温度特性はＰＮ接合の温度変化に伴なうキャリア濃度
の変化などに依存しているために、この出力信号と比較
するための基壁レベル設定回路をサーミスタなどを用い
た安価な温度補償回路で構成しても、対数増幅回路４と
同等の温度特性を持たせることは不可能であり、したが
って両レベル設定部８ａおよび８ｂにも同図（ｃ）に示
すように、対数増幅回路４と同等の対数増幅回路Ｇおよ
びＤを用いることによって、高精度の温度補償を行なっ
ているのである。 しかしなから上記の従来構成には次のような問題かあっ
た。同図（ｄ）は受光信号レベルと被検知物体までの距
離との関係を示したグラ゛７であり、同図において、受
光レベルが検知設定レベルよりも高くなると、光電スイ
ッチが動作して検知信号を出力するのであるが、回路の
温度ドリフトやノイズなどにより受光レベルが破線で示
したように変動すると、設定距離付近にある物体を一旦
検知したのち、物体が移動していないにも拘わらず、光
電スイッチが復帰してしまったりあるいは動作復帰を繰
り返したりするおそれがあった。 ［発明の目的１ 本発明は上記の問題点に鑑み為されｒこものであり、一
旦物体を検知したのちは、受光レベルに多少の変動があ
っても誤動作をしないような光電スイッチを提（共する
ことを第１の目的とし、そのためのヒステリシス幅の設
定が検知距離設定電圧に影響せず、容易に調整ができる
ような回路構成を提供することを第２の目的とし、さら
にヒステリシス幅を外部から可変にすることにより、設
置場所の制約を少なくすることを第３の目的とするもの
である。 ［発明の開示１ 第１図（、）は本発明の原理図を示したものである。い
ま物体Ｘが右方から接近し、光電スイッチＡとの！！離
が検知設定距離り、になると光電スイッチが動作し、次
に物体Ｘが右方へ後退して復帰設定距離り、に達すると
光電スイッチが復帰する。同図（ｂ）は被検知物体まで
の距離と受光レベルとの関係を示したもので、受光レベ
ルが破線の範囲内で変動するものとすると、検知設定距
離りはＬ　、　ｌとＬ　、　ｎとの間で変動する。した
がって復帰設定レベルを図示のように設定しておけば、
すなわちＬ　２１とり、″の範囲がＬ　、　ｌとり、”
の範囲と重ならないように設定しておけば、ノイズによ
り誤動作を生じるおそれがない。 第２図は本発明光電スイッチの一実施例を示したちので
ある。同図において、レベル設定部８以外の回路構成は
、第９図（ａ）の従来回路と同一であるから説明を省略
する。レベル設定部８は基準電圧発生！！ＩＳ６とヒス
テリシス設定部７とで構成されており、＠３図はその回
路例を示したものである。同図（ａ）の実施例において
、基準電圧発生部６では、対数増幅回路４の温度補償を
行なうために、定電流源Ｊ１で発生した信号をオペアン
プＧおよびシリコンダイオードＤよりなる対数増幅器に
よって対数変換しており、その出力電圧Ｖ１を抵抗Ｒ１
を介して第１の比較回路５に入力している。抵抗Ｒ，の
出力側には、信号処理回路９から出力される物体検知信
号によってオンオフ制御されているトランジスりＱを介
して、定電流源Ｊ２が接続されており、抵抗Ｒ，、トラ
ンジスタＱおよび定電流源Ｊ２によってヒステリシス設
定部７が構ｒ＃、されている。定電流源Ｊ１あるいはＪ
２は、例えば第４図に示すような回路で構成される。同
図において、電流ミラー回路Ｎ４１お上びＭ２は、単一
チップ上にべ一又を共通にして形成された２個のトラン
ジスタの該ベースを入力端トラ７ン又りＱｉｎのコレク
タに接続して形ｒ＆されたちので、入力側トランジスり
Ｑ　ｉｎに供給される電流か、そのまま出力側トランジ
スタＱｏｕＬのコレクタｉこ定電流化されて出力される
。しｒこがって電ｉｔ　ミラー回路Ｍ２の出力側に可変
抵抗器Ｒｖをトヤ人し、この出力電流を電流ミラー回路
Ｍ１の入力電流とすることによって、電流ミラー回路Ｍ
１から出力される定電流Ｉの値を可変に設定することが
できる。 次に第３図（ａ）の動作を説明すると、検知設定電圧■
ｌは定電流源ｊ、の１１を調シｔすることによ會）設定
され、復帰設定電圧Ｖ、と検知設定電圧Ｖ、との差すな
わちヒステリシス電圧幅（■２−ｖ１）は定電流源Ｊ２
で１．を調整することにより設定される。いまトランジ
スりＱがオフのときには、抵抗Ｒ１には殆ど電流が流れ
ず、比較回路５に入力される距離設定レベルＶａは検知
距離設定電圧＼・′、どなっており、次に物体検知信号
がトランジスタＱのべ一又に入力されてトランジスタＱ
がオンされると、抵抗Ｒ昌こは定電流源ｊ、から電流Ｉ
２が供給されるので、比較回路５には Ｖ、＝Ｖ、＋ｌ２ＸＲ１ なる電圧が供給されて、比較回路５の基準電圧が検知設
定電圧ｖ１がら復帰設定電圧ｖ２に切ν）換えられるの
である。 」二記の構成によれば、基′牟電圧の切換のためにトラ
ンジスタＱをオンオフさせても基準電圧発生部６の出力
端の電圧■１は変化しないので、検知距離とは独立にヒ
ステリシス幅の設定が可能である。また定電流源Ｊ２を
可変１こする代わりに抵抗Ｒ，に可変抵抗器を使用する
二とも可能であり、さらに同図（ｂ）に示すように、抵
抗Ｒ２と抵抗Ｒ７とを直列に接続して、一方の抵抗Ｒ２
にヒステリンス切換用トランノスタＱを並列接続し、両
抵抗Ｒ４およびＲ２に定電流源Ｊ２から定電流を流すよ
うにすれば、抵抗Ｒ１により検知設定電圧■１を、抵抗
Ｒ，１こよ０ヒステリシス幅り、ｘＲ，をそれぞれ独立
に設定することも可能である。また同図（ｃ）は１個の
基準電圧発生部６を使用して、検知距離設定電圧＼ｌａ
と余裕表示設定電圧ｖｂの両方を供給できるようにした
ものである。 第５図および第６図はヒステリシス幅の設定を工場段階
で行なうようにした例を示したちのである。第５図にお
いて、２１は側面カバーを開いた状態のケースで、ＩＣ
２２、抵抗２３、コンデンサ２４などのチンプ部品を実
装したプリント板２５に、ヒステリシス設定用定電流源
Ｊ２の可変抵抗器ＲＶ２が設けられており、検知感度設
定用可変抵抗器ＲＶ、はケースの外面に設けられている
。なお２６は投光器、２７は受光器、２８は動作表示灯
、２９は余裕表示灯、３０は外部リード線である。第６
図の実施例はヒステリシス幅を定電流源Ｊ２で調整する
代わりに抵抗Ｒ１で２１９士るよう１こしたものである
。この場合は比較回路５の入カインビーグンスが高いの
で、ノイズを拾い易い可変抵抗器を用いる代わりに、同
図（ｂ）に示すように、複数の抵抗器Ｒから任意の値を
選び池を切断する上うｌこしている。 第７図および第８図の実施例はヒステリシス幅を外部か
ら可変できるようにした例を示したちのであり、第７図
は定電流源Ｊ２の可変抵抗器ＲＶ２をケース２１の上面
に検知感度設定用可変抵抗器Ｒｖ１と並べて配設したも
の、また第８図は可変抵抗器Ｒｖ＝の代わりに餅図（ｂ
＞に示すような抵抗切換スイッチＳＩＩ＋を設けたもの
である。通常ヒステリシス＠（土、外占Ｌノイズ（こよ
る誤動作を姓方正するという目的のためには、充分余裕
をもって設定しておけは事足ｉ）るのであるが、設置場
所の状況によっては再調整が必要な場合がある６すなわ
ち第１図（ａ）ｌこおいて、Ｌｈがヒステリシ久幅−二
対応する距離すなわち応差の距離であるが、背景に反射
率の高い壁あるいは池の物体Ｂが接近してν）る場合に
は、被検知物体Ｘが居なくなった後も、光電スイッチが
復帰しないという現象が起こり得る。 このような場合には、外乱ノイズに対する余裕を多少犠
牲にしてら、応差の距離Ｌｈを縮小することかできれば
、それだけ設置場所の制約を減らすことができるので便
利であり、第７図および第３図の実施例はそれを可能に
したものである。 ［発明の効果１ 本発明は上述のように、反射光レベルと検）ｔ＋　ｌｉ
離設定電圧レベルとを比較して物体を検知する光電スイ
ッチにおいて、物体検知と同時に検知距離設定電圧をそ
れよりも若干余裕を持った復帰距離設定電圧に切り換え
る手段を設けたものであるから、一旦物体を検知すると
物体がある程度以上離れなければ復帰せず、ノイズによ
って（Ｇ号しベルが変動しても、物体が移動しなり・限
り一度検知動作した光電スイッチが復帰してしまったり
動（ヤ復掃を繰り返すなどの誤動作を起こすおそれ力Ｃ
なり・という利点があり、また受光信号と基準電工設定
入力とをそれぞれ対数変換して比較回路に人力すること
によって、受光信号のグイナミノクレンノを拡大すると
共にその温度補（１を行なうぶう１こした構成において
、基準電圧発生用の対数増幅回路の畠力端に抵抗を￥＆
続し、この抵抗−二定電流源を接続したものであるから
、検知感度とヒステリシス幅とを互いに独立に設定する
ことができるとｂｌう利点があり、さら１こヒステリシ
ス幅を外部から可変設定可能にすることにより、設置場
所の状況による制約を緩めることができるという利点が
ある。 、１．ＩｊＪ面の簡単な説明 第１図（、）（ｂ）は本発明光電スイッチの原理説明図
、第２図は本発明の一実施例を示したもので、（ａ＞は
全体ブロンク図、（［、）は対数増幅回路の具体回路図
、第３図（ａＨｂ）（ｃ）は同上のレベル設定部の種々
の実施例を示した回路図、第４図は同上の定電ｉｔ源の
具体回路図、泊５図および第６図（ａ）はヒステリシス
調整手段の種々の実施例を示した斜視口、ｍ６図（ｂ）
は同図（、）の要部説明図、第７図および第８図（、）
はヒステリシス調整手段のさらに皿の実施例を爪した上
部口、同図（ｂ）は同図（ａ）の要部説明図、ｍ９図は
従来例を示したもので、（、）は全本ブロック図、（ｂ
）および（ｃ）は要部具体回路図、（ｄ）は同上の原理
説明図である６１は受光光学系、２は受光素子、３は受
光回路、・ｔは対数増幅回路、５は第１の比較回路、６
は基準電圧発生部、７はヒステリシス設定部、８はレベ
ル設定部、９は信号処理回路、１０は第２の比較回路、
ＩＸは投光素子、１２は投光九学系、１３はドライブ回
路、１４は発振回路、１５は出ノＪ回路、１６は動作表
示部、１７は余裕表示部、にはオペアンプ、Ｄはンリフ
ンダイオード、Ｑは基準電圧切換用トランジスタ、Ｊ　
、、　Ｊ　：＋　Ｊ　、は定電流源、Ｒ，、Ｒ，は抵抗
、ＲＶ　＋　ＲＶ　１＋　Ｒｖ　２は可変抵抗器、Ｍ、
、　Ｍ２は電流ミラー回路、Ｑｉｎは入力１１ｔ１＋　
）ランシスタ、Ｑ　ｏ　ｕ　ｔは出力側トランジスタ、
〜’ａｉｉ検知距離設定電圧、ｖｂは余裕表示設定電圧
、Ａは光電スイッチ、Ｘは被検知物体、Ｐは光ビーム、
Ｒは反射光、Ｌｌは検知設定距離、第２は復帰設定距離
、Ｌｌ＋は応差の距離。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 尚、添付図面の第１図、第・を図を訂正し、第５し１乃
至第９図を追加します。 第１ （ｂ） 第４図 第５因　　　　　　　　（０） 第７図 第８図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検知物体からの反射光を受光し、受光信号電圧
   と検知距離設定電圧とを比較することにより物体を検知
   するように構成された光電スイッチにおいて、物体検知
   と同時に検知距離設定電圧をそれよりも若干低い復帰距
   離設定電圧に切り換える手段を設けたことを特徴とする
   光電スイッチ。
2. （２）上記復帰距離設定電圧と検知距離設定電圧とを互
   いに独立に調整可能としたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の光電スイッチ。