JPS6382018A - 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】 崖業上皇机厄分立 本発明は、投光器及び受光器と、これを制御するアンプ
部を別体とし、この間を信号線で結合するようにしたア
ンプ分離形の光電スイッチに関するもので、信号線の接
続に異常が起きたとき、自己診断により警報等を発生さ
せて、信頼性を向上するのに利用される。

従米皇弦歪 第５図に示すように、投光器（１）と受光器（２）のみ
を物体等の有無検出を行う被検出空間に対向配置し、こ
れらの制御回路等を内蔵したアンプ部（３）を、これら
から離隔配置して取付けの便を図ったアンプ分離形の光
電スイッチ（４）は、投光器（１）及び受光器（２）か
ら引出した信号線（５）をアンプ部の信号線接続端子（
６）に接続している。

ここで、この信号線（５）は、例えば第６図に示すよう
に芯線を網線で覆ったシールド線が使用される。そして
信号線接続端子への接続は、一般的には信号線の端にＵ
字状の切欠き溝（７）〔或いは丸孔〕を有する接続用金
属小片（８）を予じめ固着し、この全屈小片（８）を上
記Ｕ字状の切欠き溝（７）（或いは丸孔〕を利用してア
ンプ部の信号線接続端子（６）にネジ止め固着したり、
又は図示しないが信号線（５）の端部を半田揚げ処理し
てアンプ部の信号線接続端子（６）に直接ネジ止め固着
する等により行われる。

発泗ｊ」釘と財よｊ濾ＪジＩＭＬ血 上述したようにアンプ分離型の光電スイッチは、投光器
及び受光器とアンプ部とを信号線で結合している。この
ため、この結合部分でオーブン不良又は短絡不良が発生
することがあった。

例えば配線作業者の不注意等によって信号線接続端子（
６）への信号線のネジ止め固定が不充分な場合に、アン
プ部に周辺設備等から振動が加わると、信号線接続端子
から信号線が脱落してオーブン不良となったり、脱落し
ががった信号線が隣接する端子と接触して短絡不良にな
ったりすることがある。

また信号線を外部に露出した状態で配線した場合に、人
や移動物体に信号線が引っ掛けられたり踏まれたりする
と、切断してオーブン不良となったり、信号線の内部導
体同士が接触して短絡不良になったりすることがある。

上記オーブン不良や短絡不良が発生すると、投光器と受
光器の間に被検出物が存在するが否かにかかわらず、ア
ンプ部は、定常的に“物体あり”又は“物体なし”を出
力することになる。しかし、この異常出力状態はすぐに
は発見できないことが多（、光電スイッチによって制御
される機器を所期の目的で動作させる障害になっていた
。

なお、光電スイッチの故障原因は、上記信号線の接続不
良に起因するものの他に、光電スイッチの電子回路自体
に起因するものもあり得るわけである。しかし最近の電
子部品の製造・組立技術の発達によって、電子回路の精
度及び信頼性は極めて高く、故障の比率は、上記信号線
の接続不良に起因するものの方が圧倒的に多くなってい
るのが現状である。

従って上記信号線の接続不良の発見が遅れ易いことは、
光電スイッチを信頼性高く使用しようとする場合に大き
な問題となっていた。

ル　　　”°　るための 本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、
問題点を解決するための手段は投光器又は受光器と、こ
れを制御するアンプ部とを、信号線を用いて結合したア
ンプ分離形の光電スイッチにおいて、アンプ部の信号線
接続端子に、正常動作電圧範囲の上限値を超えたことを
検出する上限コンパレーク及び正常動作電圧範囲の下限
値より低下したことを検出する下限コンパレータの一対
を接続し、接続端子の電位が上下限値の間から外れたと
き信号線の接続不良と判断して１報させるようにしたこ
とを特徴とする光電スイッチである。

作■ 上記構成手段において、各信号線接続端子について、二
個のコンパレータがその電位を判定する。すなわちオー
ブン不良のときはその電位が上限値を超え、短絡不良の
ときは下限値より低下するので、接続不良時には、コン
パレータがこれを検出し、Ｗｆａ出力を発生させる。

実流± 本発明を実施例について説明する。

第１図に示すアンプ分離型の光電スイッチ（１０）にお
いて、（１１）はＬＥＤ　　（１２）等からなる投光！
　（１３）はフォトトランシフ、夕（１４）等からなる
受光器、（１５）はアンプ部、（１６）（１６）は信号
線である。

この構成において、被検出空間を挟んで対向する投光器
（１１）及び受光器（１３）から引き出された信号線（
１６）　　（１６）は、アンプ部（１５）に設けられた
信号線接続端子（１７Ａ）（１７Ｂ）に第６図に示した
ような接続用金属小片（８）等を用いて接続される。こ
の信号線（１６）　　（１６）は、ノイズ防止のため芯
線（１６ａ）の周囲を網線（１６ｂ　）で被覆したシー
ルド線が使用さ釣１、網線（１６ｂ　）はアース点に接
続される。

アンプ部（１５）は、投光３　（１１）の制御部Ａ、受
光器（１３）の制御部Ｂ、信号線接続の良不良判定部Ｃ
１及び電源部りが組み込まれている。

投光器（１１）の制御部Ａは、信号線接続端子（１７Ａ
）及び信号線（１６）を通して投光器（１１）に一定周
期のパルス定電流を通電するもので、発振回路（１Ｂ）
　、ドライバー回路（１９）及びパルス定電流出力回路
（２０）から構成されている。

受光器（１１）の制御部Ｂは、信号線接続端子（１７Ｂ
）及び信号線（１６）を通して受光器（１３）に接続さ
れ、受光器（１３）の受光量変化に伴う抵抗値変化より
、投光器（１１）からのパルス光が受光されているか遮
光されているかを判定するもので、バイアス抵抗（Ｒ２
）　、結合用コンデンサ（Ｃ３）、交流増幅Ｂ　（２１
）　、検波回路（２２）　、出力＠路（２３）から構成
されている。

信号線接続の良不良判定部Ｃは、信号線接続端子（１７
Ａ）（１７Ｂ）の電位が、正常動作時の電圧範囲内にあ
るか否かの判定をおこなうもので、上限コンパレータ（
２４Ａ）（２４Ｂ）　、下限コンパレータ（２５Ａ）（
２５Ｂ）　、Ｘ￥−電圧発生回路（２６）　、抵抗（Ｒ
Ｂ　）及びトランジスタ（Ｃ２）よりなるバッファー回
路（２７）　、抵抗（Ｒｓ）（Ｒｌｏ）とコンデンサ（
Ｃ２）をＴ型接続したノイズ除去用のディレィ回路（２
８）、シュミット回路付のノンインバータ（２９）　、
［抗（Ｒ１１）を挟んでノンインバータ（２９）の出力
側と回路電源Ｖとの間に接続された正常動作表示灯（３
０）、ノンインバータ（２９）の出力を異字検知出力端
子（３１）に出力する出力回路（３２）より構成されて
いる。

ここで上限コンパレータ（２４Ａ）（２４Ｂ）と下限コ
ンパレータ（２５Ａ）（２５Ｂ）は信号線接続端子（１
７Ａ）（１７Ｂ）の１つについて各々１つづつ設けられ
るもので、各端子の電位を基準電圧発生回路（２６）が
発生する基準電圧と比較する。

基準電圧発生回路（２６）は、４個の抵抗器（Ｒ３）　
　（Ｒ４）　　（Ｒ１，）　　（Ｒｅ　）を回路電源Ｖ
とアース間に直列接続して３種の基準電圧Ｅａ　ｓ　Ｅ
ｂ　ＳＥｃを発生しており、Ｅａ　ＳＥｂは各々上限値
として上限コンパレータ（２４Ａ）（２４Ｂ）に入力さ
れＥｃは下限値として２個の下限コンパレータ（２５Ａ
）（２５Ｂ）に共用して入力されている。これらの基準
電圧Ｅａ　ｓ　Ｅｂ、Ｅｃは、判定すべき信号線の正常
な動作電圧範囲の上限値及び下限値に応じて決められる
ものである。

電源部りは外部端子Ｖｃｃ、　ＧＮＤに入力される電圧
を定電圧化して、回路電源Ｖを発生する定電圧回路（３
３）である。

上記構成回路の動作は次のようになる。

この構成回路の基本動作を先に説明する。

発振口１ｉ’＆　（１８）の発振出力を受けて、ドライ
バー回路（１９）がパルス定電流出力回路（２０）から
、投光器（１１）にパルス定電流を通電することにより
、投光器（１１）は所定周期のパルス光を受光器（１３
）に向けて照射する。受光器（１３）にパルス光が照射
されるとバイアス抵抗Ｒ２を通して電源Ｖに接続された
信号線接続端子（１７Ｂ）の電位が低下する。この電位
の変化は結合コンデンサＣ３を通して交流槽＠Ｂ　（２
１）に入力され、これが増幅される。そして、この電位
変化を検波回路（２２）が所定の条件、例えば所定周期
でｎ発連続して発生しているか等により、受光又は遮光
と判定し、この結果を出力回路（２３）から制御出力端
子（３４）に出力させる。投光器（１１）と受光器（１
３）間に物体等が存在しなければ上記電位変化が所定周
期で連続して現れるので、受光状態の検知ができ、物体
等が存在すれば上記電位変化の連続状態がなくなるので
遮光状態の検知ができるのである。

次に本発明の特徴部分である信号線接続の良不良の判定
動作について説明する。

信号線（１６）　　（１６）が正常に接続されていると
き、信号線接続端子（１７Ａ）（１７Ｂ）の電位は第２
図及び第３図の左側部分に示すように変化する。投光器
の制御部Ａに接続された信号線接続端子（１７Ａ）の電
位は所定のロウレベルとハイレベルの間で変化するパル
ス波形を示す。

また受光器の制御部Ｂに接続された信号線接続端子（１
７Ｂ　）の電位は、パルス光を受光し一ζいるとき上記
パルス波に対応したタンミングで基準レベルから少し電
圧が低下する波形を示し、パルス光を受光していないと
き基準し・ベルから変化しない、そして、上限コンパレ
ータ（２４Ａ）（２４Ｂ）及び下限コンパレータ（２５
Ａ）（２５Ｂ）の基準値Ｅａ　、Ｅｂ　ＳＥｃは第２図
及び第３図に示したように、正常な動作電圧範囲の上限
値及び下限値に設定されているので、正常時には各コン
パレータ（２４Ａ）　　（２４Ｂ）（２５Ａ）　　（２
５Ｂ）はいずれもハイインピーダンス出力となり、異常
検出の出力を発生しない。

一方、信号線（１６）　　（１６）の接続に異常が発生
すると、信号線接続端子（１７Ａ）（１７Ｂ）の電位は
第２図及び第３図の右側部分のように変化する。すなわ
ち、いずれの端子（１７Ａ）（１７Ｂ）も信号線接続の
オーブン不良のときは、その電位が上限値（Ｅａ　）　
　（Ｅｂ　）を超え、短絡不良のときはその下限値（Ｅ
ｃ）より低下する。このためどのような接続不良が発生
しても、これをコンパレータ（２４Ａ）（２４Ｂ）’（
２５Ａ）（２５Ｂ＋のいずれかｌ−りが検出してその出
力端子がローインピーダンスとなる。これらの出力はノ
イズ除去及び出力安定化のため次のように処理されて異
常検知出力を発生させる。

この出力処理を第４図に示す波形図について説明する。

各コンパレータ（２４Ａ）　　（２４Ｂ）（２５Ａ）（
２５Ｂ）の出力端子はワイヤードオア接続されて、バッ
ファー回路（２７）のトランジスタ（Ｑ２）のベースに
入力される。従って信号線の接続が正常ですべてのコン
パレータ（２４Ａ）＜２４Ｂ）（２５Ａ）（２５Ｂ）の
出力端子がハイインピーダンスのとき、トランジスタＱ
２のベースはハイレベルを保つ。この正常時にノイズが
混入しても、ディレィ回路（２８）の作用により、ノン
インバータ（２９）への入力は平滑化され、そのトリガ
レベルを越えるに致らない。従ってノン−インバータ（
２９）の出力はロウレベルを保ち、正常動作表示灯（３
０）は点灯し、出力回路（３２）から異常検知出力は発
生しな−い。

一方信号線が接続異常となってコンパレータ（２４Ａ）
（２４Ｂ）（２５Ａ＞（２５Ｂ）のいずれか一つの出力
端子がロウインピーダンスとなると、バッファー回路（
２７）のトランジスタＱ２のコレクタ電位がハイレベル
となる。この変化はディレィ回路（２８）を通してノン
インバータ（２９）に伝達され、ノンインバータのトリ
ガレベルを越えたとき、その出力がハイレベルとなる。

そこ、て正常動作表示灯（３０）が消灯し、出力回路（
３２）は異常検知出力を発生するようになる。この異常
検知出力は？報器やコントロールルームの中央監視装置
に入力される。なお異常発生時にノイズが混入してもデ
ィレィ回路（２８）により、図示のように平滑化されて
異常検出動作が妨げられないことは、前記同様である。

またノンインバータ（２９）はシュミット回路を内蔵し
ているのでロウレベルからハイレベルに出力変化する際
のトリガレベルが、ハイレベルからロウレベルに変化す
るときよりも高く、検出動作を安定化している。

従って光電スイッチの取扱者は、正常動作表示灯（３０
）を直接目視することにより、又は異常検知出力端子（
３１）に接続された警報器等により、接続不良を容易に
知り、配線の見直し等の処置を迅速に行うことができる
。

なお上記実施例の説明は投光器（１１）と受光器（１３
）を対向配置した透過型のアンプ分離型の光電スイッチ
（１０）について行ったが、本発明はアンプ分離型の光
電スイッチの全てについて通用できるものである。例え
ば反射型の光電スイッチでもよく、さらに投光器と受光
器を複数個づつアンプ部に接続するタイプのもの、或い
は投光器又は受光器の一方のみがアンプ部に接続される
タイプのものでも適用可能である。

要するに、接続の良否を判断する信号線の一木について
上限コンパレータと下限コントロ−ルの一対を接続すれ
ばよいわけである。

ｉ９匁力来 本発明によれば、アンプ分離型の光電スイッチにおいて
、異常動作の原因として多くの割合を占める信号線の接
続不良を、アンプ部側において自己診断させ、これを出
力させることができるから、この種光電スイッチの管理
を容易にし、信頼性高く使用することができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光電スイッチの一実施例を示す回路図
、第２図及び第３図は信号線接続端子の電圧変化を示す
電圧波型図、第４図は良不良判定部Ｃの信号波形図、第
５図はアンプ分離型光電スイッチの概略口、第６図は／
ｇ号線の娼邪の一例を示す拡大図である。 （１０）　−・アンプ分離型の光電スイッチ、（１１）
−投光器、（１３）−・−受光器、（１５）　−・アン
プ部、（１６）・・−信号線、（１７Ａ）（１７Ｂ）−
・信号線接続端子、（２４Ａ）（２４Ｂ）−上限コンパ
レータ、（２５Ａ）（２５Ｂ）−・下限コンパレータ、
（２６）　−基準電圧発生回路、（３０）　−・正字動
作表示灯、（３１）　−異常検知出力端子、（３２）　
−出力回路、Ｅａ　、　Ｅｂ　・−上限値、Ｅｃ−下限
値、Ａ　−投光器の制御部、Ｂ　−受光器の制御部、Ｃ
・−良不良判定部。 第５図 く

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）投光器又は受光器と、これを制御するアンプ部と
   を、信号線を用いて結合したアンプ分離形の光電スイッ
   チにおいて、 アンプ部の信号線接続端子に、正常動作電圧範囲の上限
   値を超えたことを検出する上限コンパレータ及び正常動
   作電圧範囲の下限値より低下したことを検出する下限コ
   ンパレータの一対を接続し、接続端子の電位が上下限値
   の間から外れたとき信号線の接続不良と判断して警報さ
   せるようにしたことを特徴とする光電スイッチ。