[go: up one dir, main page]

JP3654356B2 - Photoelectric switch - Google Patents

Photoelectric switch Download PDF

Info

Publication number
JP3654356B2
JP3654356B2 JP2002002170A JP2002002170A JP3654356B2 JP 3654356 B2 JP3654356 B2 JP 3654356B2 JP 2002002170 A JP2002002170 A JP 2002002170A JP 2002002170 A JP2002002170 A JP 2002002170A JP 3654356 B2 JP3654356 B2 JP 3654356B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
signal
level
timing
determination
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2002002170A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002319851A (en
Inventor
一功 尾▲さこ▼
清司 今井
哲也 赤木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp filed Critical Omron Corp
Priority to JP2002002170A priority Critical patent/JP3654356B2/en
Publication of JP2002319851A publication Critical patent/JP2002319851A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3654356B2 publication Critical patent/JP3654356B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electronic Switches (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばインバータ型蛍光灯に対する雑音対策を施された光電スイッチに係り、特に、オンオフ判定処理に先立って、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける受光信号のレベルを規定レベルに揃えることにより、蛍光灯雑音の影響を可及的に排除するようにした光電スイッチに関する。
【0002】
【従来の技術】
よく知られているように、この種の光電スイッチは、投光手段と、受光手段と、信号処理手段とを含んでいる。反射型光電スイッチの場合、投光手段と受光手段とは、一般に、同一のハウジングに収容される。透過型光電スイッチの場合、投光手段と受光手段とは、一般に、互いに離隔された別々のハウジングに収容される。
【0003】
投光手段は、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号(以下、投光パルスと言う)を出力する駆動手段と、駆動手段から出力される投光パルスに応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含んでいる。受光手段は、対象領域から到来するパルス状検出光を受光して光電変換する受光素子と、受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含んでいる。信号処理手段は、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する。
【0004】
投光パルスPD並びに受光信号VS2の具体的な一例が図12の波形図にそれぞれ示されている。同図から明らかなように、投光パルスPDは発光期間相当の時間幅を有する矩形波であって、周期T毎に繰り返し出現する。受光信号VS2は、投光パルスPDの前縁部に相当する時点から後縁部に相当する時点にかけて急峻に立ち上がってピークpkに達したのち、直ちに降下しつつオーバーシュートしてボトムbmに達し、しかるのち、比較的に緩やかに立ち上がってゼロレベルに収束すると言った特徴的な山形波形を有する。なお、上記特徴的な山形波形におけるオーバーシュート部分は、受光手段を構成する増幅器の容量成分等に起因して出現する。
【0005】
図12に示されるように、受光信号VS2の山形波形の基底レベルが常に安定したものであるならば、例えば、投光パルスPDのタイミングから僅かに遅れたタイミングで受光信号VS2をサンプリングすると共に、サンプリングされた受光信号VS2のレベルを規定の閾値と比較することにより、オンオフ判定を容易に行うことができるはずである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
投光パルスPD、サンプリングパルスの発生タイミングのバラツキ範囲Δt、並びに、インバータ蛍光灯によるノイズ成分VN2の具体的な一例が図13の波形図に示されている。
【0007】
この種の光電スイッチにおける投光周期Tの値は、ヨーロッパの工場照明等に多く採用されるインバータ型蛍光灯の点滅周期と比較的に近似する。このことは、この種の光電スイッチがそのようなインバータ蛍光灯が設置された環境に据え付けられると、受光信号VS2(図12参照)と蛍光灯によるノイズ成分VN2とが重畳される結果、受光信号VS2の山形波形の基底レベルは投光周期毎に大きく変動するので、単に投光パルスPDから一定時間遅れたタイミングにおける受光信号VS2のレベルを規定の閾値と比較すると言った単純な手法ではオンオフ判定を正確に行うことはできないことを意味している。
【0008】
また、蛍光灯によるノイズ成分VN2が存在しないとしても、サンプリングパルスの発生タイミングは投光パルスPDの発生タイミング等を基準として決定する他はないため、回路要素の容量成分等によって発生タイミングのバラツキを完全に抑制することは困難である。殊に、透過型光電スイッチの場合には、投光パルスPDは通信手段を介して受光側装置から投光側装置へと伝達されるため、この通信による伝達時間のバラツキにより、サンプリングパルスの発生タイミングとのバラツキ範囲Δtは無視しがたい。
【0009】
そこで、本発明者等が先に特開平5−145395号公報,特開平6−152364号公報等で提案した信号処理手法では、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせ、レベルシフト後の受光信号のレベルに基づいて、オンオフ1条件の充足判定を行うと言った信号処理手法が採用された。
【0010】
かかる信号処理手法によれば、受光信号のレベルからノイズ成分を除去した後に、これを閾値と比較すると言うアルゴリズムが採用されているため、蛍光灯によるノイズ成分による影響は除去され、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られるものと期待された。
【0011】
しかしながら、本発明者等の鋭意研究によれば、上述のレベルシフトによるノイズ成分除去機能付きの信号処理手法にあっても、次のような理由により、オンオフ判定の信頼性にはなおも問題点が残されていることが判明した。
【0012】
第1には、先に説明したと同様の理由から、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することは困難であると言うことである。殊に、透過型光電スイッチの場合には、投光パルスPDは通信手段を介して受光側装置から投光側装置へと伝達されるため、この通信による伝達時間のバラツキ等により、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することができない。パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングに大きなバラツキが存在した場合、判定閾値が適切であっても、正確なオンオフ判定はできない。
【0013】
第2には、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングを正確に決定することができたとしても、その決定されたタイミングが蛍光灯によるノイズ成分VN2の波形上において変化率が大きい部分(位相0度,180度,360度等)に一致すると、そのときのパルス状検出光の受光信号レベルがたまたま判定閾値の上下付近にあるような場合、ノイズ成分VN2の影響で受光信号レベルが誤って閾値を越えたり、越えなかったりして、正確なオンオフ判定ができない。
【0014】
この発明は、上述したレベルシフト機能を有する光電スイッチにおける問題点を解決するためになされたものである。
【0015】
すなわち、この発明の目的は、オンオフ判定における信頼性を一層向上させることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【0016】
この発明の他の目的とするところは、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングが多少ずれていたとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【0017】
この発明の他の目的とするところは、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングがたまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻な部分に一致したとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することにある。
【0018】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述に基づいて、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【0019】
【課題を解決するための手段】
本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備する。
【0020】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【0021】
ここで、レベルシフト手段の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【0022】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の1つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にA/D変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される1又は2以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【0023】
また、条件判定手段の機能についても、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、コンパレータや専用のロジック回路等を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【0024】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【0025】
すなわち、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【0026】
先にも述べたように、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をA/D変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【0027】
なお、本発明において、『オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する』としたのは、この種の光電スイッチにおいては、最終的なオンオフ判定のために、通常、複数の判定条件の充足を条件とすることを考慮したためである。その他の判定条件としてしばしば採用されるものとしては、オン又はオフ判定結果が複数回連続したことを条件として、オン又はオフを判定するもの等が挙げることができる。
【0028】
以上の構成によれば、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記1条件の充足判定を行なうようにしたため、第1のタイミング及び第2のタイミングが受光信号波形のピークやボトムのタイミングから多少ずれたとしても、パルス状検出光の受光信号波形に特有な山形波形がサンプリング領域に存在する限り、第1のタイミングと第2のタイミングにおける受光レベルの大小関係については殆ど不動のため、それらの関係に基づいて信頼性の高いオンオフ判定が可能となる。
【0029】
より詳細に説明すると、第1のタイミング及び第2のタイミングは、受光信号にかかわる回路の特性(定数)のばらつきにより、受光信号波形のピークやボトムのタイミングに厳密に合わせて設定できるとは限らない。また、厳密に合わせる必要もない。ノイズ成分がなければ受光信号波形のピーク近傍における信号値とボトム近傍における信号値との差は大きいから、ノイズ成分があってもこれらの大小関係は反転しにくいことを利用するという本発明の解決原理を逸脱しない範囲であれば、第1のタイミング及び第2のタイミングの受光信号波形のピークやボトムのタイミングからのずれは許容される。
【0030】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段は、前記第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【0031】
このような構成によれば、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングが、たまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻下降タイミングに一致し、しかもパルス状検出光の反射光が存在しないか又は殆ど存在しないことにより、第1のタイミングにおける受光レベルと第2のタイミングにおける受光レベルとの大小関係だけでは、オンオフ判定を正確に行い難い事態が発生したとしても、正常な反射光が存在する場合と存在しない場合とでは、第1のタイミングにおける受光レベルと前記規定レベルとの比較結果には明らかな差が生ずることから、これを判断の参考として加えることで、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることとなる。
【0032】
別の一面から見た本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【0033】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【0034】
ここで、レベルシフト手段の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【0035】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の1つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にA/D変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される1又は2以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【0036】
また、後述するように、条件判定手段の機能についても、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、コンパレータや専用のロジック回路等を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【0037】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【0038】
すなわち、前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うように仕組まれている。因みに、現行のインバータ蛍光灯の場合、もっとも短い点滅周期は60乃至70μsec程度とされている。
【0039】
また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【0040】
先に述べたように、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をA/D変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【0041】
なお、『オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する』としたのは、この種の光電スイッチにおいては、最終的なオンオフ判定のために、通常、複数の判定条件の成立を要件とすることが多いことを考慮したためである。その他の要件としてしばしば採用されるものとしては、オン又はオフ判定結果が複数回連続したことを条件として、オン又はオフを判定するもの等が挙げられる。
【0042】
以上の構成によれば、インバータ蛍光灯によるノイズ波形は略正弦波状であるから、蛍光灯の1点滅周期内における波形傾きの急峻部分は2カ所(例えば、位相0度と180度)しか存在しないので、1点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うようにすれば、仮にそのうちの2回の投光タイミングがノイズ波形上の急峻上昇部分のタイミングと急峻下降部分のタイミングにほぼ一致して、いずれかのタイミングにおいて誤ったレベル判定結果が得られたとしても、それ以外の投光タイミングについては比較的になだらかな部分に相当することとなる。そのため、パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記1条件の充足判定を行なうようにすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られる。
【0043】
より具体的形態としての本発明の光電スイッチは、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【0044】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【0045】
上述の反射型光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【0046】
すなわち、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【0047】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段は、前記第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【0048】
他の具体的な形態としての本発明の光電スイッチは、投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【0049】
前記信号処理手段には、前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【0050】
上述の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。
【0051】
すなわち、前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うように仕組まれている。
【0052】
また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【0053】
好ましい実施の形態においては、前記レベルシフト手段が、その入力側信号の交流分を出力側へと伝達すると共に、出力側交流分に重畳されるべき直流電位を規定電位に初期設定可能な機能を有する交流信号伝達回路とされ、かつ該交流信号伝達回路の出力側交流分に重畳されるべき直流電位は、前記パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前において繰り返し規定電位に初期設定し直される。
【0054】
このような構成によれば、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせると言う機能をアナログ回路を用いてハードウェア的に実現することができる。
【0055】
好ましい実施の形態においては、前記交流信号伝達回路が、入出力端子間に介在される結合コンデンサと、出力側端子と規定電位点との間に介在されるスイッチとを含み、該スイッチが投光タイミング信号と同期がとられたゲート制御信号によりオンオフ制御される。
【0056】
好ましい実施の形態においては、前記条件判定手段において行われる受光信号のレベルと閾値との比較等の演算は、前記交流信号伝達回路の出力信号をA/D変換することにより取得されるデジタルデータに基づいて、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される。
【0057】
好ましい実施の形態においては、前記の光電スイッチは、互いに離隔して配置される投光側装置と受光側装置を有する透過型光電スイッチとして実現される。
【0058】
この透過型光電スイッチにあっては、前記投光手段は前記投光側装置に内蔵される。また、前記受光手段と前記信号処理手段とは、前記受光側装置に内蔵される。そして、投光制御信号は前記受光側装置から前記投光側装置へと通信を介して伝達される。
【0059】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る光電スイッチの好適な実施の一形態を添附図面を参照しながら詳細に説明する。
【0060】
先に説明したように、本発明の光電スイッチは、パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備している。
【0061】
信号処理手段には、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている。
【0062】
ここで、『レベルシフト手段』の機能は、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現しても良いし、後述する実施形態のように専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現しても良い。
【0063】
ソフトウェア的に実現するについては、当業者であればいくつかの手法が考えられるであろう。それらの手法の1つとしては、受光手段から出力される受光信号のレベルを所定のサンプリング周期で連続的にA/D変換してメモリに時系列的に格納し、その後、オンオフ判定に使用される1又は2以上のタイミングのデータの値から、パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前のタイミングのデータの値を差し引く又は加えると言ったものが挙げられる。
【0064】
本発明の光電スイッチは、以上の基本構成において、さらに次のような特徴事項を有している。ここで、特徴事項としては、択一的に又は併用して採用可能な第1の特徴事項と第2の特徴事項とが用意されている。
【0065】
第1の特徴事項は、『条件判定手段』に関するものである。すなわち、この第1の特徴事項においては、条件判定手段は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。つまり、この第1の特徴事項は、パルス状検出光を受光した場合にのみ生ずる特徴的な山形波形に着目して、オンオフ判定の信頼性を向上させようとするものである。
【0066】
第2の特徴事項は、『投光手段』と『条件判定手段』とに関するものである。すなわち、この第2の特徴事項においては、投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期よりも短い投光周期を有しかつ当該投光周期内において少なくとも3回以上の投光を行うように仕組まれている。また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。つまり、この第2の特徴事項は、蛍光灯ノイズ波形の1周期内には、傾きが急峻な部分は2カ所しか存在しないことに着目して、オンオフ判定の信頼性を向上させようとするものである。この第2の特徴事項における各投光に対応する受光信号についての比較結果を得るために第1の特徴事項を適用してもよい。
【0067】
なお、条件判定手段の機能は、アナログコンパレータとロジック回路を使用してハードウェア的に実現してもよいし、レベルシフト済の受光信号をA/D変換したのち、マイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するようにしてもよい。
【0068】
次に、本発明の第1実施形態に係る光電スイッチの電気的な基本構成が図1に示されている。図示された光電スイッチは反射型の光電スイッチである。また、『レベルシフト手段』の機能は、専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現されている。さらに、特徴事項としては、上記第1の特徴事項が採用されている。そのため、条件判定手段は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている。
【0069】
同図に示されるように、この光電スイッチ1は、投光手段2と、受光手段3と、フィルタ手段4と、A/D変換手段5と、CPU6とを備えている。それらの基本構成手段1〜6の詳細は以下の通りである。
【0070】
投光手段2は、駆動手段7と発光素子8とを備えている。それらの構成並びに作用は次の通りである。
【0071】
駆動手段7は、定電流源等のLED駆動回路で構成される。この駆動手段7は、CPU6にてソフトウェア的に実現される投光制御手段13から提供される一定周期Tのパルス波形の投光制御信号CDに基づいて、パルス幅TP、休止期間TK(T=TP+TK)を有する投光パルス(駆動パルス信号)PDを発光素子8に供給する(図5(a)参照)。
【0072】
発光素子8は、この例では発光ダイオード(LED)で構成される。この発光素子8は、駆動手段7から供給される投光パルスPDのパルス幅に相当する期間(図4(a)参照)のみ発光して、パルス状検出光LSを対象物20の存在し得る領域に向けて投光する。
【0073】
受光手段3は、受光素子9と増幅器10とを備えている。それらの構成並びに作用は次の通りである。
【0074】
受光素子9は、この例ではフォトダイオード(PD)で構成される。この受光素子9は、対象物20で反射された反射光LR並びにインバータ蛍光灯によるノイズ光LNを受光して光電変換する。物体20からの反射光LRを光電変換して得られた電気信号VS1と蛍光灯からのノイズ光LNを光電変換して得られた電気信号VN1とは、互いに重畳された上で増幅器10へと供給される。
【0075】
増幅器10は、この例では利得を変更可能な演算増幅器等で構成される。この増幅器10は、受光素子9から出力される電気信号(VS1,VN1)を規定の利得で増幅して、受光信号(VS2,VN2)を生成出力する。なお、信号VS2は信号VS1を増幅して得られた信号であり、信号VN2は信号VN1を増幅して得られた信号である。こうして生成出力された受光信号(VS2,VN2)は、その後段に配置されたフィルタ手段4に供給される。
【0076】
フィルタ手段4は、本発明の構成要件の1つである『レベルシフト手段』として機能する。なお、『フィルタ手段』なる命名は、周期的なパルス光である反射光LRに対応する信号成分VS2と蛍光灯からのノイズ光LNに対応する信号成分VN2とを含む受光信号の中で、信号成分VS2のみを通過させる機能がマクロ的な観点から見ると、所謂コムフィルタ(comb filter)の機能に類似するからである。
【0077】
フィルタ手段4は、パルス状検出光の反射光LRが到来するであろう直前のタイミングT0(図5参照)における受光信号(VS2+VN2)のレベルと規定レベル(この例ではGNDレベル)との差に応じた量だけ、パルス状検出光の反射光LRが到来するであろう期間に含まれる受光信号(VS2+VN2)のレベルを規定レベルへと近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段として機能する。タイミングT0は、CPU6によって生成される。
【0078】
フィルタ手段4を専用のアナログ回路でハードウェア的に実現するための回路構成の一例が図3に示されている。図示のフィルタ手段4を構成するアナログ回路は、入出力端子間に介在される結合コンデンサC1と、出力側端子と規定電位点(この例ではGND)との間に介在されるアナログスイッチQ1とを有する。アナログスイッチQ1がオフ状態のとき、出力側は浮動状態となり、入力側信号の交流分は出力側へと伝達される。アナログスイッチQ1がオン状態のとき、出力側の電位は規定電位であるGND電位に拘束される。アナログスイッチQ1がオン状態からオフ状態に切り替わると、出力側電位の拘束は解かれて浮動状態となり、同時に、入出力間における交流分の伝達が可能となることから、出力信号VOの電位は、入力側交流分に対して規定電位であるGND電位を重畳したものとなる。なお、規定電位としては、GND電位以外の任意の電位を採用することができる。
【0079】
換言すれば、上記アナログ回路は、アナログスイッチQ1をオン状態からオフ状態へと切り替えることにより、入力側から出力側へと交流分の伝達を開始すると共に、交流分の伝達が開始されたのちにあっては、出力側交流分に重畳されるべき直流電位は常にGND電位(規定電位)に初期設定される機能を有する交流信号伝達回路と表現することもできる。
【0080】
A/D変換手段5は、フィルタ手段4の出力信号VOを後述する第1のタイミングT1と第2のタイミングT2においてそれぞれA/D変換する(図5参照)。ここで、第1のタイミングT1は、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろうタイミングであり、第2ののタイミングT2は、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろうタイミングである。これらのタイミングT1,T2は、後述するように、CPU6によって生成される。A/D変換手段5の出力側には、第1のタイミングT1にてA/D変換により得られたピーク値相当のデジタルデータDMXと、第2のタイミングT2にてA/D変換により得られたボトム値相当のデジタルデータDMNとが出力される。
【0081】
CPU6は、マイクロプロセッサを主体として構成されている。図において、CPU6内に描かれた条件判定手段11、サンプリングパルス発生手段12、及び投光制御手段13の各機能は、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される。
【0082】
サンプリングパルス発生手段12並びに投光制御手段13の各機能を図5の波形図を参照して説明する。
【0083】
投光制御手段13は、CPU6に内蔵された基準クロックに基づいて、周期Tを有する基準タイミング信号(図示せず)を生成する。この基準タイミング信号に基づいて、投光制御信号CD並びにサンプリング制御信号CSが生成される。投光制御信号CDは、基準タイミング信号に同期した周期Tを有するパルス信号であって、そのパルス幅は発光素子8の発光時間に対応する。この投光制御信号CDに応答して、駆動手段7が作動した結果として生成された投光パルスPDの波形が図5(a)に示されている。図から明らかなように、投光パルスPDは、周期T並びにパルス幅TPを有するパルス信号である。サンプリング制御信号CSも、基準タイミング信号に同期した周期Tを有するパルス信号である。サンプリング制御信号CSは、サンプリングパルス発生手段12へと供給され、後述するゲートパルスGP並びにサンプリングパルスPSの生成に供される。
【0084】
サンプリングパルス発生手段12は、投光制御手段13から供給されるサンプリング制御信号CSに基づいて、ゲートパルス信号GP並びにサンプリングパルス信号PSを生成する。こうして得られたゲートパルス信号GPが図5(c)に示されている。図から明らかなように、ゲートパルス信号PGは基準タイミング信号に同期した周期T(=TOF+TON)を有するパルス信号である。ゲートパルス信号PGは、反射光LRが到来する直前のタイミングT0から少なくとも反射光LRに対応する信号成分VS2が消失するまでの期間TOFが“L”、その後次の反射光LRが到来する直前のタイミングT0までの期間TONが“H”となる。ゲートパルス信号PGは、フィルタ手段4を構成する交流信号伝達回路に含まれるアナログスイッチQ1に供給される。アナログスイッチQ1は、ゲートパルス信号PGの信号レベルが“L”のときオフとなり、“H”のときオンとなる。フィルタ手段4として機能する交流信号伝達回路の出力は、アナログスイッチQ1がオフのとき入力側の交流分に追従して変化する一方、アナログスイッチQ1がオンのとき入力側の交流分に拘わらずGND電位(0電位)に固定される。
【0085】
一方、サンプリングパルス信号PSは、図示しないが、第1のタイミングT1を示すタイミング信号と第2のタイミングT2を示す第2のタイミング信号とを含んでいる。これらのタイミング信号は、反射光の到来直前のタイミングT0を示すタイミング信号からそれぞれ一定の時間差を有するように設定される。これら2系統のタイミング信号はA/D変換手段5に供給される。A/D変換手段5は、第1のタイミングT1及び第2のタイミングT2においてA/D変換処理を実行することにより、デジタルデータDMX及びデジタルデータDMNを生成出力する。こうして得られたデジタルデータDMX,DMNは、条件判定手段11におけるオンオフ条件判定処理に供される。
【0086】
CPU6のマイクロプロセッサによりソフトウェア的に実現される条件判定手段11の機能を、ロジックシンボルを使用して概念的に説明したものが図4に示されている。同図に示されるように、条件判定手段11の機能は、2個のコンパレータCOM1,COM2と、1個のアンドゲートANDとで表現することができる。すなわち、条件判定手段11の機能は、デジタルデータDMXとデジタルデータDMNとを大小比較する第1のコンパレータCOM1と、デジタルデータDMXと0(規定レベル)との大小比較を行う第2のコンパレータCOM2と、第1のコンパレータCOM1の出力HAと第2のコンパレータCOM2の出力HBとの論理積を出力するアンドゲートANDとで表現される。そして、アンドゲートANDの出力HOは、デジタルデータDMXがデジタルデータDMNよりも大きくかつデジタルデータDMXが0(規定レベル)より大きい場合に限り、反射光LRを受光したことを示す“H”となる。
【0087】
フィルタ手段4として機能する交流信号伝達回路の入力信号波形が図5(b)に、又出力信号波形が図5(d)にそれぞれ示されている。図5(b)と図5(d)との比較から明らかなように、TOF期間においては、期間開始タイミング(反射光到来直前のタイミング)T0における出力信号レベルが0レベルとなるように、入力信号波形(b)は全体としてレベルシフトされて出力信号波形(d)となる。より具体的には、図5の波形図に示される例であれば、第1周期、第2周期、第5周期にあっては、入力側信号波形(b)は全体として下方へレベルシフトされて出力側信号波形(d)となる。これに対して、第3周期、第4周期にあっては、入力側信号波形(b)は全体として上方へレベルシフトされて出力側信号波形(d)となる。図5(d)の波形図から明らかなように、レベルシフト後の受光信号波形においては、常に、TOF期間開始直後の一定時間幅内において、反射光LRに特有な山形波形が基底レベルを0レベル(規定レベル)に揃えた状態で出現する。
【0088】
より具体的には、所定光量の反射光LRが受光されている限り、第1のタイミングT1における信号レベル(DMX)は必ず第2のタイミングT2における信号レベル(DMN)よりも大きいと言う関係が成立する。もっとも、このような関係は、反射光LRが受光されていないときに、反射光受光直前のタイミングT0がたまたま蛍光灯ノイズ受光波形の急峻立ち下がり箇所に一致したときにも出現するが、このときには、必ず第1のタイミングT1における信号レベル(DMX)の極性が規定レベルである0レベルよりも小さくなる。従って、第1のタイミングT1の信号レベルが第2のタイミングT2の信号レベルよりも大きいと言う関係が認められても、そのときに、第1のタイミングT1における信号レベルが規定レベルである0レベルよりも小さいときには、反射光LRを受光していないと判定すれば、このような誤認を回避できる。
【0089】
従って、A/D変換手段5から得られるデジタルデータDMX,DMNを、先に図4を参照して説明した条件判定手段11に供給すれば、反射光LRが受光したか否かを誤り無く判定することができる。しかも、この条件判定処理においては、図5の波形図においてΔT1,ΔT2に示されるタイミングバラツキ範囲において、第1及び第2のタイミングT1,T2がばらついたとしても、データDMXとデータDMNとの大小関係は殆ど不動であり、しかもデータDMXは規定レベルである0レベルよりも大きいため、ゲートパルス信号PGやサンプリングパルス信号PSのタイミングバラツキに拘わらず、反射光LRを受光したか否かを確実に判定できると言う格別の作用効果を有する。
【0090】
以上説明した第1実施形態によれば、パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングT1における受光信号のレベル(DMX)と、パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングT2における受光信号のレベル(DMN)との比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、オンオフ判定に使用されている条件の1つが充足されているか否かを判定するようにしたため、オンオフ判定を行うための受光信号のサンプリングタイミングT1,T2が多少ずれたとしても、パルス状検出光に特有な受光信号波形(図12参照)がサンプリング領域に存在する限り、第1のタイミングT1と第2のタイミングT2における受光レベル(DMX,DMN)の大小関係については殆ど不動のため、それらの関係に基づいて信頼性の高いオンオフ判定が可能となる。
【0091】
加えて、条件判定手段は、第1のタイミングT1における受光信号のレベル(DMX)と前記第2のタイミングT2における受光信号のレベル(DMN)との比較結果に加えて、第1のタイミングT1における受光信号のレベルが規定レベルである0レベルより大きいことを条件として、前記1条件の充足判定を行なうように仕組まれているので、パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングT0が、たまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻下降タイミング(図9の180度)に一致し、しかもパルス状検出光の反射光(投光信号)が存在しないか又は殆ど存在しないことにより、第1のタイミングT1における受光レベル(DMX)と第2のタイミングT2における受光レベル(DMN)との大小関係だけでは、オンオフ判定を正確に行い難い事態が発生したとしても、正常な反射光が存在する場合と存在しない場合とでは、第1のタイミングT1における受光レベル(DMX)と0レベルとの大小関係には明らかな差が生ずることから、これを判断の参考として加えることで、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることとなる。
【0092】
なお、以上の説明では、本発明が適用される光電スイッチの形式を反射型としたが、本発明は透過型の光電スイッチにも適用できることは勿論である。本発明が適用された透過型光電スイッチの電気的な基本構成図の一例を図2に念のため示す。なお、図において、図1の反射型光電スイッチと同一構成部分については、同符号を付して説明は省略する。
【0093】
同図に示されるように、この透過型光電スイッチ15は、互いに離隔して設けられる投光側装置100と受光側装置200とを有する。投光側装置100には投光手段2が含まれている。受光側装置200には、受光手段3と、フィルタ手段4と、A/D変換手段5と、CPU6とが含まれている。そして、駆動制御信号CDは、受光側装置200内のCPU6から投光側装置100内の投光手段2へと通信を介して伝達される。このような透過型光電センサにあっては、受光側装置200から投光側装置100へと通信を介して駆動制御信号CDを伝達することから、実際の投光タイミングとサンプリングタイミングとの同期を正確にとることがなかなか困難であるため、サンプリングタイミングのバラツキによる影響が少ない本発明のオンオフ判定処理は、特に効果的である。
【0094】
次に、本発明の第2実施形態に係る光電スイッチの電気的な基本構成が図6に示されている。図示された光電スイッチは反射型の光電スイッチである。また、『レベルシフト手段』の機能は、専用のアナログ回路を使用してハードウェア的に実現されている。さらに、特徴事項としては、上記第2の特徴事項が採用されている。そのため、投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期(蛍光灯ノイズの周期)TN内において少なくとも3回以上の投光を行うように仕組まれている。また、前記条件判定手段は、前記パルス状検出光LSのピークが到来するであろうタイミングT1における受光信号のレベルVMXを所定の閾値Vthと比較して比較結果を得ると共に、周期TN内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている。
【0095】
同図に示されるように、この光電スイッチ1は、投光手段2と、受光手段3と、フィルタ手段4と、A/D変換手段5Aと、CPU6Aとを備えている。CPU6A内には、条件判定手段11Aとサンプリングパルス発生手段12Aと投光制御手段13Aとが含まれている。なお、それらのうちで、第1実施形態と同一構成部分については同符号を付して説明は省略する。
【0096】
投光制御手段13Aは、CPU6Aに内蔵された基準クロックに基づいて、投光周期を規定する基準タイミング信号(図示せず)を生成する。この基準タイミング信号の周期は、想定されるもっとも短い蛍光灯ノイズの周期(例えば、60〜70μsec)と同程度に設定される。さらに、投光制御手段は13Aは、この基準タイミング信号に基づいて、投光手段2を制御するための投光制御信号CDを生成する。この投光制御信号CDは、少なくとも3個以上のタイミング成分を有する。具体的には、この投光制御信号CDが駆動手段7に供給されることによって、図7及び図8に示されるように、駆動手段7からは1ノイズ周期TN内に少なくとも3個以上(図では3個)の投光パルスP1,P2,P3が所定の間隔で順次に出力される。これらの投光パルスP1,P2,P3により発光素子8が駆動され、発光素子8からは3個のパルス状検出光LSが所定間隔で対象物体20の存在するであろう領域へと投光される。対象物20で反射されたパルス状検出光の反射光LRは受光素子9へと到達する。以後、第1実施形態で説明したように、反射光LR並びにノイズ光LNは受光素子9を介して光電変換され、得られた電気信号VS1,VN1は増幅器10を介して増幅されて、受光信号VS2,VN2が生成出力される。
【0097】
こうして生成された投光信号VS2と蛍光灯ノイズ信号VN2との関係が図9に示されている。同図に示されるように、3個の投光信号VS21,VS22,VS23の間隔は蛍光灯ノイズVN2が存在することにより、両側に位置する2個の投光信号VS21,VS23が蛍光灯ノイズの位相0度並びに位相180度に一致した最悪の状況であっても、真ん中に位置する投光信号VS22については、ノイズ波形上の比較的変化の緩やかな位相90度の部分に一致するように設定されている。
【0098】
フィルタ手段4では、受光手段3から得られる受光信号VS2,VN2を、第1実施形態で説明したのと同様の作用でレベルシフトする。こうして、レベルシフトされた受光信号が図10に示されている。図示される3個の投光信号VS21,VS22,VS23は、反射光LRが入光されている場合、第1のタイミングT1においては、本来いずれも閾値Vthを越えていなければならない。上述の最悪の状況にあっては、ノイズ波形の位相0度並びに90度にタイミングが一致した投光信号VS21,VS22については、いずれも閾値Vthを越えるのに対して、ノイズ波形の位相180度にタイミングが一致した投光信号VS23については、その値が閾値Vthを越えることができない。一方、図示しないが、3個の投光信号VS21,VS22,VS23が、いずれも閾値Vthを越えてはいけないノイズ光LNのみが入光されている場合を想定すると、位相90度並びに180度にタイミングが一致した投光信号VS22,VS23については、その値が閾値Vthを越えることがないのに対して、位相0度にタイミングが一致した投光信号VS21については、その値が閾値Vthを越えることとなる。そこで、1ノイズ周期(TN)内で行われる3回の判定のうちで、2回以上が閾値を越える場合にはオン認定、2回以上が閾値を越えない場合にはオフ認定と多数決原理に従うものとすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られることが判る。
【0099】
条件判定手段11Aでは、上述の判定アルゴリズムにより、A/D変換手段5Aから得られるデータDMXに基づいてオンオフ判定を行う。条件判定手段11Aに求められる機能をマイクロプロセッサを使用してソフトウェア的に実現するための処理を示すフローチャートが図11に示されている。
【0100】
同図において、処理が開始されると、先ずイニシャライズ処理が実行されて、演算に必要な各種のカウンタやレジスタの初期化が行われる(ステップ1101)。続いて、A/D変換手段5Aから読み込まれた最初のデジタルデータDMXに関して、閾値Dthとの大小比較が行われる(ステップ1102)。ここで、DMX>Dthと判定された場合には(ステップ1102YES)、所定のONカウンタは+1だけインクリメントされる(ステップ1103)。これに対して、DMX<Dthと判定された場合には(ステップ1102NO)、所定のOFFカウンタは+1だけインクリメントされる(ステップ1104)。この後、データ個数カウンタNを+1インクリメントして、3個目のデータに達したことの確認を行う(ステップ1106)。以上の処理(ステップ1102〜1105)を、データ個数カウンタNの値が『3』となるまで繰り返す。
【0101】
データ個数カウンタNの値が『3』に達したならば(ステップ1106YES)、ONカウンタのカウント値とOFFカウンタのカウント値との比較を行う(ステップ1107)。ここで、ONカウンタ値>OFFカウンタ値と判定された場合には(ステップ1107YES)、ON判定がなされる(ステップ1108)。これに対して、ONカウント値<OFFカウント値と判定された場合には(ステップ1109)、OFF判定がなされる。これらの多数決原理に従う判定結果は、最終的なオンオフ判定を行うための判定要素の1つとされる。
【0102】
以上の第2実施形態によれば、インバータ蛍光灯によるノイズ波形は略正弦波状であるから、蛍光灯の1点滅周期(TN)内における波形傾きの急峻部分は2カ所しか存在しないので、1点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うようにすれば、仮にそのうちの2回の投光タイミングがノイズ波形上の急峻上昇部分のタイミングと急峻下降部分のタイミングにほぼ一致して、いずれかのタイミングにおいて誤ったレベル判定結果が得られたとしても、それ以外の投光タイミングについては比較的になだらかな部分に相当することとなる。そのため、パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングT1における受光信号のレベル(VMX)を所定の閾値(Vth)と比較して比較結果を得ると共に、投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従ってオンオフ判定に使用されている条件の1つが充足されているか否かを判定するようすれば、信頼性の高いオンオフ判定結果が得られる。
【0103】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、オンオフ判定における信頼性を一層向上させることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【0104】
また、この発明によれば、オンオフ判定を行なうための受光信号のサンプリングタイミングが多少ずれていたとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【0105】
さらに、この発明によれば、オンオフ判定を行なうための受光信号のサンプリングタイミングがたまたまノイズ成分による受光信号波形の急峻な部分に一致したとしても、信頼性の高いオンオフ判定結果を得ることが可能なレベルシフト機能付きの光電スイッチを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る反射型光電スイッチの基本構成図である。
【図2】第1実施形態に係る透過型光電スイッチの基本構成図である。
【図3】専用アナログ回路で構成されたフィルタ手段の回路図である。
【図4】条件判定手段の機能をロジックシンボルを使用して概念的に示す図である。
【図5】図1の各部の信号状態を示す波形図である。
【図6】第2実施形態に係る反射型光電スイッチの基本構成図である。
【図7】蛍光灯ノイズの波形と投光パルスとの関係を示す波形図である。
【図8】蛍光灯パルスの発生タイミングと蛍光灯パルスの周期との関係を示す波形図である。
【図9】蛍光灯ノイズと投光信号との関係を示す波形図である。
【図10】レベルシフト後の受光信号(投光部分)と閾値との関係を示す波形図である。
【図11】条件判定手段を実現するための処理を示すフローチャートである。
【図12】蛍光灯ノイズの存在しない状態における投光パルスと受光信号との関係を示す波形図である。
【図13】蛍光灯ノイズの存在する状態における投光パルスとA/D変換タイミングとの関係を示す波形図である。
【符号の説明】
1,15 光電スイッチ
2 投光手段
3 受光手段
4 フィルタ手段
5,5A A/D変換手段
6,6A CPU
7 駆動手段
8 発光素子
9 受光素子
10 増幅器
11,11A 条件判定手段
12,12A サンプリングパルス発生手段
13,13A 投光制御手段
LS 検出光の投光
LR 反射光の反射光
C1 コンデンサ
Q1 アナログスイッチ
COM1,COM2 コンパレータ
AND アンドゲート
PD 投光パルス
PG ゲートパルス信号
PS サンプリングパルス信号
VS1,VS2 検出光信号(投光信号)
VN1,VN2 ノイズ成分信号
VO(=VS2+VN2) 出力信号
DMX,DMN ディジタルデータ(A/D変換値)
T0 直前のタイミング
T1 第1のタイミング
T2 第2のタイミング
P1,P2,P3 投光パルス
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photoelectric switch with noise countermeasures applied to, for example, an inverter type fluorescent lamp, and in particular, prior to on / off determination processing, defines a level of a light reception signal at a timing immediately before a pulsed detection light will arrive. The present invention relates to a photoelectric switch that eliminates the influence of fluorescent lamp noise as much as possible by adjusting the level.
[0002]
[Prior art]
As is well known, this type of photoelectric switch includes a light projecting means, a light receiving means, and a signal processing means. In the case of a reflective photoelectric switch, the light projecting means and the light receiving means are generally housed in the same housing. In the case of a transmissive photoelectric switch, the light projecting means and the light receiving means are generally housed in separate housings that are separated from each other.
[0003]
The light projecting means outputs a driving pulse signal (hereinafter referred to as a light projecting pulse) at a timing indicated by the light projecting control signal, and detects a pulse in response to the light projecting pulse output from the driving means. And a light emitting element that projects light onto a target region. The light receiving means includes a light receiving element that receives and photoelectrically converts pulsed detection light coming from the target region, and an amplifier that amplifies the output of the light receiving element and generates a light reception signal. The signal processing means generates an on / off determination output based on the light receiving signal output from the light receiving means.
[0004]
Specific examples of the light projection pulse PD and the light reception signal VS2 are shown in the waveform diagrams of FIG. As can be seen from the figure, the light projection pulse PD is a rectangular wave having a time width corresponding to the light emission period, and repeatedly appears every period T. The light reception signal VS2 rises steeply from the time corresponding to the front edge of the light projection pulse PD to the time corresponding to the rear edge, reaches the peak pk, then immediately falls and overshoots to reach the bottom bm. After that, it has a characteristic chevron waveform that rises relatively slowly and converges to zero level. The overshoot portion in the characteristic chevron waveform appears due to the capacitance component of the amplifier constituting the light receiving means.
[0005]
As shown in FIG. 12, if the base level of the chevron waveform of the light reception signal VS2 is always stable, for example, the light reception signal VS2 is sampled at a timing slightly delayed from the timing of the light projection pulse PD, and By comparing the level of the sampled light reception signal VS2 with a prescribed threshold value, it should be possible to easily perform the on / off determination.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
A specific example of the projection pulse PD, the variation range Δt of the sampling pulse generation timing, and the noise component VN2 due to the inverter fluorescent lamp is shown in the waveform diagram of FIG.
[0007]
The value of the light projection period T in this type of photoelectric switch is relatively close to the blinking period of an inverter type fluorescent lamp that is often used in factory lighting in Europe. This is because, when this type of photoelectric switch is installed in an environment in which such an inverter fluorescent lamp is installed, the light reception signal VS2 (see FIG. 12) and the noise component VN2 due to the fluorescent lamp are superimposed. Since the base level of the VS2 chevron waveform fluctuates greatly every light projection period, on-off determination is simply performed by comparing the level of the light reception signal VS2 at a timing delayed by a certain time from the light projection pulse PD with a prescribed threshold value. Means that it cannot be done accurately.
[0008]
Even if the noise component VN2 due to the fluorescent lamp does not exist, the generation timing of the sampling pulse can be determined based on the generation timing of the light projection pulse PD, etc., so that the generation timing varies depending on the capacitance component of the circuit element. It is difficult to suppress completely. In particular, in the case of a transmissive photoelectric switch, the light projection pulse PD is transmitted from the light-receiving side device to the light-projecting side device via the communication means. Therefore, the sampling pulse is generated due to the variation in the transmission time due to this communication. The variation range Δt with timing is hard to ignore.
[0009]
Therefore, in the signal processing technique previously proposed by the present inventors in Japanese Patent Laid-Open Nos. 5-145395 and 6-152364, the received light signal at the timing immediately before the pulsed detection light will arrive. The level shift is performed by shifting the level of the received light signal included in the period in which the received light signal waveform of the pulsed detection light is obtained by an amount corresponding to the difference between the level and the specified level in a direction approaching the specified level. Based on the level of the received light signal later, a signal processing technique is adopted in which satisfaction of the on / off 1 condition is determined.
[0010]
According to such a signal processing method, an algorithm is adopted in which a noise component is removed from the level of the received light signal and then compared with a threshold value. Therefore, the influence of the noise component due to the fluorescent lamp is removed, and the reliability is high. It was expected that an on / off judgment result could be obtained.
[0011]
However, according to the earnest research by the present inventors, even in the signal processing method with the noise component removal function by the level shift described above, there is still a problem in the reliability of the on / off determination due to the following reasons. Turned out to be left.
[0012]
First, for the same reason as described above, it is difficult to accurately determine the timing immediately before the pulsed detection light will arrive. In particular, in the case of a transmissive photoelectric switch, the light projection pulse PD is transmitted from the light receiving side device to the light emitting side device via the communication means. It is not possible to accurately determine the timing immediately before light will arrive. When there is a large variation in the timing immediately before the pulsed detection light will arrive, even if the determination threshold is appropriate, accurate on / off determination cannot be performed.
[0013]
Second, even if the timing immediately before the arrival of the pulsed detection light can be accurately determined, the determined timing has a large rate of change on the waveform of the noise component VN2 due to the fluorescent lamp. If the received light signal level of the pulsed detection light at that time happens to be near the upper and lower sides of the determination threshold when coincident with the portion (phase 0 degree, 180 degrees, 360 degrees, etc.), the received light signal level is affected by the noise component VN2. May not exceed the threshold value by mistake, or cannot be accurately determined.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems in the photoelectric switch having the level shift function.
[0015]
That is, an object of the present invention is to provide a photoelectric switch with a level shift function that can further improve the reliability in on / off determination.
[0016]
Another object of the present invention is to provide a photoelectric switch with a level shift function capable of obtaining a reliable on / off determination result even if the sampling timing of the received light signal for performing the on / off determination is slightly shifted. Is to provide.
[0017]
Another object of the present invention is to obtain a reliable on / off determination result even if the sampling timing of the received light signal for performing the on / off determination coincides with a steep portion of the received light signal waveform due to a noise component. An object of the present invention is to provide a photoelectric switch with a level shift function.
[0018]
Still other objects and operational effects of the present invention will be easily understood by those skilled in the art based on the following description of the specification.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
The photoelectric switch of the present invention is output from a light projecting unit that periodically projects pulsed detection light, a light receiving unit that photoelectrically converts the pulsed detection light and outputs a corresponding light reception signal, and a light receiving unit. Signal processing means for generating an on / off determination output based on the received light signal.
[0020]
The signal processing means obtains a received light signal waveform of the pulsed detection light by an amount corresponding to a difference between the level of the received light signal and a specified level immediately before the arrival of the pulsed detection light. A level shift means for level-shifting the level of the received light signal included in the expected period to a direction approaching the specified level, and on-off determination based on the received light signal after the level shift by the level shift means. And condition determination means for determining whether or not at least one of the existing conditions is satisfied.
[0021]
Here, the function of the level shift means may be realized by software using a microprocessor, or may be realized by hardware using a dedicated analog circuit as in an embodiment described later. .
[0022]
A person skilled in the art will be able to conceive several methods for realizing in software. As one of those methods, the level of the received light signal output from the light receiving means is continuously A / D converted at a predetermined sampling period and stored in a memory in time series, and then used for on / off determination. The value of the data at the timing just before the timing at which the pulsed detection light will arrive is subtracted from or added to the data value at one or more timings.
[0023]
Also, the function of the condition determination means may be realized by software using a microprocessor, or may be realized by hardware using a comparator, a dedicated logic circuit, or the like.
[0024]
The photoelectric switch of the present invention further has the following characteristics in the above basic configuration.
[0025]
In other words, the condition determination means includes a level of the light reception signal at a first timing at which a peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light will arrive and a bottom due to an overshoot of the light reception signal waveform of the pulsed detection light. The determination is made at least on the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing at which the second signal will arrive is a predetermined magnitude relationship.
[0026]
As described above, the function of the condition determination means may be realized by hardware using an analog comparator and a logic circuit, or after A / D conversion of the level-shifted received light signal, You may make it implement | achieve in software using a processor.
[0027]
In the present invention, “determining whether or not at least one of the conditions used for on / off determination is satisfied” is used for this type of photoelectric switch for the final on / off determination. This is because it is usually considered that a plurality of determination conditions are satisfied. Examples of other judgment conditions that are often employed include those for judging on or off on the condition that the on / off judgment result is continued a plurality of times.
[0028]
According to the above configuration, the peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light at which the peak of the light reception signal waveform will arrive and the bottom due to the overshoot of the light reception signal waveform of the pulsed detection light arrive. Since the comparison result with the level of the received light signal at the second timing is a predetermined magnitude relationship, the satisfaction determination of the first condition is performed, so that the first timing and the second timing are satisfied. Is slightly deviated from the peak or bottom timing of the received light signal waveform, as long as a chevron waveform peculiar to the received light signal waveform of the pulsed detection light exists in the sampling region, the received light level at the first timing and the second timing. Since the magnitude relationship between the two is almost immobile, it is possible to make a reliable on / off determination based on the relationship.
[0029]
More specifically, the first timing and the second timing may not be set strictly in accordance with the peak or bottom timing of the received light signal waveform due to variations in circuit characteristics (constants) related to the received light signal. Absent. Moreover, it is not necessary to match exactly. If there is no noise component, the difference between the signal value in the vicinity of the peak of the received light signal waveform and the signal value in the vicinity of the bottom is large. Any deviation from the peak and bottom timings of the received light signal waveform at the first timing and the second timing is allowed as long as it does not deviate from the principle.
[0030]
In a preferred embodiment, the condition determining means has a predetermined magnitude relationship between a comparison result between the level of the light reception signal at the first timing and the level of the light reception signal at the second timing, The determination is made on the condition that the comparison result between the level of the received light signal at the first timing and the specified level has a predetermined magnitude relationship.
[0031]
According to such a configuration, the timing immediately before the pulsed detection light will arrive coincides with the steep fall timing of the received light signal waveform due to the noise component, and there is no reflected light of the pulsed detection light. Or, since there is almost no presence, normal reflected light exists even if a situation in which it is difficult to accurately perform the on / off determination occurs only by the magnitude relationship between the light reception level at the first timing and the light reception level at the second timing. There is a clear difference in the comparison result between the light reception level at the first timing and the specified level between the case and the case where it does not exist. Therefore, by adding this as a reference for determination, a reliable on / off determination result Will be obtained.
[0032]
The photoelectric switch of the present invention viewed from another aspect includes a light projecting unit that periodically projects pulsed detection light, a light receiving unit that photoelectrically converts the pulsed detection light and outputs a corresponding light reception signal, Signal processing means for generating an on / off determination output based on a light receiving signal output from the light receiving means.
[0033]
The signal processing means obtains a received light signal waveform of the pulsed detection light by an amount corresponding to a difference between the level of the received light signal and a specified level immediately before the arrival of the pulsed detection light. A level shift means for level-shifting the level of the received light signal included in the expected period to a direction approaching the specified level, and on-off determination based on the received light signal after the level shift by the level shift means. And condition determination means for determining whether or not at least one of the existing conditions is satisfied.
[0034]
Here, the function of the level shift means may be realized by software using a microprocessor, or may be realized by hardware using a dedicated analog circuit as in an embodiment described later. .
[0035]
A person skilled in the art will be able to conceive several methods for realizing in software. As one of those methods, the level of the received light signal output from the light receiving means is continuously A / D converted at a predetermined sampling period and stored in a memory in time series, and then used for on / off determination. The value of the data at the timing just before the timing at which the pulsed detection light will arrive is subtracted from or added to the data value at one or more timings.
[0036]
Further, as will be described later, the function of the condition determination means may be realized by software using a microprocessor, or may be realized by hardware using a comparator, a dedicated logic circuit, or the like. good.
[0037]
The photoelectric switch of the present invention further has the following characteristics in the above basic configuration.
[0038]
That is, the light projecting means is structured to perform light projection at least three times within the blinking cycle of the inverter fluorescent lamp in the installation environment. Incidentally, in the case of the current inverter fluorescent lamp, the shortest blinking period is about 60 to 70 μsec.
[0039]
In addition, the condition determination means obtains a comparison result by comparing the level of the received light signal at a timing when the peak of the pulsed detection light will arrive with a predetermined threshold value, and all comparisons obtained within the light projection period. The determination is made in accordance with the comparison result that occupies the majority of the results.
[0040]
As described above, the function of the condition determination means may be realized by hardware using an analog comparator and a logic circuit, or after the A / D conversion is performed on the received light signal after the level shift, the microprocessor It may be realized in software using
[0041]
Note that “determining whether or not at least one of the conditions used for the on / off determination is satisfied” is generally used in this type of photoelectric switch for final on / off determination. This is because it is often considered that the determination condition is satisfied as a requirement. Examples of other requirements that are often adopted include those that determine ON or OFF on the condition that the ON or OFF determination result is continued a plurality of times.
[0042]
According to the above configuration, since the noise waveform due to the inverter fluorescent lamp is substantially sinusoidal, there are only two places (for example, phase 0 degree and 180 degree) where the waveform slope is steep within one blinking period of the fluorescent lamp. Therefore, if light projection is performed at least three times within one blinking cycle, the light projection timing of the two will almost coincide with the timing of the steeply rising portion and the steeply falling portion of the noise waveform. Thus, even if an incorrect level determination result is obtained at any timing, the other light projection timings correspond to relatively gentle portions. Therefore, a comparison result is obtained by comparing the level of the received light signal at the timing when the peak of the pulse-shaped detection light will arrive with a predetermined threshold value, and occupies a large number of all the comparison results obtained within the light projection period. If the determination of satisfaction of the one condition is performed according to the comparison result, a reliable on / off determination result can be obtained.
[0043]
As a more specific form, the photoelectric switch of the present invention includes a driving unit that outputs a driving pulse signal at a timing indicated by a light projection control signal, and a pulse detection in response to the driving pulse signal output from the driving unit. Light projecting means including a light emitting element that projects light to the target area, a light receiving element that receives and photoelectrically converts reflected light of the pulsed detection light coming from the target area, and amplifies the output of the light receiving element A light receiving means including an amplifier for generating a light reception signal, and a signal processing means for generating an on / off determination output based on the light reception signal output from the light reception means.
[0044]
The signal processing means obtains a received light signal waveform of the pulsed detection light by an amount corresponding to a difference between the level of the received light signal and a specified level immediately before the arrival of the pulsed detection light. A level shift means for level-shifting the level of the received light signal included in the expected period to a direction approaching the specified level, and on-off determination based on the received light signal after the level shift by the level shift means. And condition determination means for determining whether or not at least one of the existing conditions is satisfied.
[0045]
The above-described reflective photoelectric switch has the following features in the above basic configuration.
[0046]
In other words, the condition determination means includes a level of the light reception signal at the first timing at which a peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light will arrive and a bottom due to an overshoot of the light reception signal waveform of the pulsed detection light The determination is made at least on the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing at which the second signal will arrive is a predetermined magnitude relationship.
[0047]
In a preferred embodiment, the condition determining means has a predetermined magnitude relationship between a comparison result between the level of the light reception signal at the first timing and the level of the light reception signal at the second timing, The determination is made on the condition that the comparison result between the level of the received light signal at the first timing and the specified level has a predetermined magnitude relationship.
[0048]
Another specific form of the photoelectric switch of the present invention is a driving means for outputting a driving pulse signal at a timing indicated by a light projection control signal, and a pulse in response to the driving pulse signal output from the driving means. A light projecting means including a light emitting element for projecting the detection light to the target area, a light receiving element for receiving and reflecting the reflected light of the pulsed detection light coming from the target area, and an output of the light receiving element And a signal processing means for generating an ON / OFF determination output based on the light reception signal output from the light reception means.
[0049]
The signal processing means obtains a received light signal waveform of the pulsed detection light by an amount corresponding to a difference between the level of the received light signal and a specified level immediately before the arrival of the pulsed detection light. A level shift means for level-shifting the level of the received light signal included in the expected period to a direction approaching the specified level, and on-off determination based on the received light signal after the level shift by the level shift means. And condition determination means for determining whether or not at least one of the existing conditions is satisfied.
[0050]
The above-described photoelectric switch has the following features in the above basic configuration.
[0051]
That is, the light projecting means is structured to perform light projection at least three times within the blinking cycle of the inverter fluorescent lamp in the installation environment.
[0052]
In addition, the condition determination means obtains a comparison result by comparing the level of the received light signal at a timing when the peak of the pulsed detection light will arrive with a predetermined threshold value, and all comparisons obtained within the light projection period. The determination is made in accordance with the comparison result that occupies the majority of the results.
[0053]
In a preferred embodiment, the level shift means has a function of transmitting an AC component of the input side signal to the output side and initializing a DC potential to be superimposed on the output side AC component to a specified potential. The direct current potential to be superimposed on the output side alternating current component of the alternating current signal transmission circuit is repeatedly set to a specified potential immediately before the timing at which the pulsed detection light will arrive. Will be fixed.
[0054]
According to such a configuration, the received light signal waveform of the pulsed detection light can be obtained by an amount corresponding to the difference between the level of the received light signal and the specified level immediately before the pulsed detection light will arrive. The function of level-shifting the level of the received light signal included in the period that is likely to approach the specified level can be realized by hardware using an analog circuit.
[0055]
In a preferred embodiment, the AC signal transmission circuit includes a coupling capacitor interposed between the input and output terminals, and a switch interposed between the output side terminal and the specified potential point. On / off control is performed by a gate control signal synchronized with the timing signal.
[0056]
In a preferred embodiment, an operation such as a comparison between the level of a received light signal and a threshold value performed in the condition determination means is performed on digital data acquired by A / D converting the output signal of the AC signal transmission circuit. Based on this, it is realized in software by a microprocessor.
[0057]
In a preferred embodiment, the photoelectric switch is realized as a transmissive photoelectric switch having a light emitting side device and a light receiving side device that are arranged apart from each other.
[0058]
In this transmissive photoelectric switch, the light projecting means is built in the light projecting side device. The light receiving means and the signal processing means are built in the light receiving side device. The light projection control signal is transmitted from the light receiving side device to the light projecting side device via communication.
[0059]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of a photoelectric switch according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0060]
As described above, the photoelectric switch of the present invention includes a light projecting unit that periodically projects pulsed detection light, a light receiving unit that photoelectrically converts the pulsed detection light and outputs a corresponding light reception signal, Signal processing means for generating an on / off determination output based on a light receiving signal output from the light receiving means.
[0061]
In the signal processing means, the light reception signal waveform of the pulse detection light is obtained in an amount corresponding to the difference between the level of the light reception signal and the specified level immediately before the pulse detection light will arrive. Level shift means for level-shifting the level of the received light signal included in the wax period in a direction approaching the specified level, and at least of the conditions used for on / off determination based on the received light signal after the level shift by the level shift means And condition determination means for determining whether one is satisfied.
[0062]
Here, the function of the “level shift means” may be realized by software using a microprocessor, or may be realized by hardware using a dedicated analog circuit as in an embodiment described later. Also good.
[0063]
A person skilled in the art will be able to conceive several methods for realizing in software. As one of those methods, the level of the received light signal output from the light receiving means is continuously A / D converted at a predetermined sampling period and stored in a memory in time series, and then used for on / off determination. The value of the data at the timing just before the timing at which the pulsed detection light will arrive is subtracted from or added to the data value at one or more timings.
[0064]
The photoelectric switch of the present invention further has the following characteristics in the above basic configuration. Here, as the feature items, a first feature item and a second feature item that can be adopted alternatively or in combination are prepared.
[0065]
The first characteristic item relates to “condition determination means”. That is, in this first feature matter, the condition determining means receives the level of the light reception signal at the first timing at which the peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light will arrive and the light reception of the pulsed detection light. The determination is made at least on the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing at which the bottom due to the overshoot of the signal waveform will arrive is a predetermined magnitude relationship. In other words, this first characteristic item is intended to improve the reliability of the on / off determination by paying attention to the characteristic chevron waveform generated only when the pulse-shaped detection light is received.
[0066]
The second characteristic item relates to “light projection means” and “condition determination means”. That is, in this second feature, the light projecting means has a light projecting period shorter than the blinking period of the inverter fluorescent lamp in the installation environment, and performs light projection at least three times within the light projecting period. It is structured to do. In addition, the condition determination means obtains a comparison result by comparing the level of the received light signal at a timing when the peak of the pulsed detection light will arrive with a predetermined threshold value, and all comparisons obtained within the light projection period. The determination is made in accordance with the comparison result that occupies the majority of the results. In other words, this second feature is intended to improve the reliability of the on / off determination by focusing on the fact that there are only two steep portions in one period of the fluorescent lamp noise waveform. It is. The first feature item may be applied in order to obtain a comparison result for the received light signal corresponding to each light projection in the second feature item.
[0067]
The function of the condition determining means may be realized by hardware using an analog comparator and a logic circuit, or after performing A / D conversion on the level-shifted received light signal, software using a microprocessor. You may make it implement | achieve.
[0068]
Next, FIG. 1 shows an electrical basic configuration of the photoelectric switch according to the first embodiment of the present invention. The illustrated photoelectric switch is a reflective photoelectric switch. Further, the function of the “level shift means” is realized by hardware using a dedicated analog circuit. Further, the first feature item is adopted as the feature item. For this reason, the condition determining means receives the level of the light reception signal waveform at the first timing at which the peak of the light reception signal waveform of the pulse detection light and the bottom due to the overshoot of the light reception signal waveform of the pulse detection light arrive. The determination is made at least under the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing is a predetermined magnitude relationship.
[0069]
As shown in the figure, the photoelectric switch 1 includes a light projecting unit 2, a light receiving unit 3, a filter unit 4, an A / D conversion unit 5, and a CPU 6. Details of these basic components 1 to 6 are as follows.
[0070]
The light projecting unit 2 includes a driving unit 7 and a light emitting element 8. Their configuration and operation are as follows.
[0071]
The drive means 7 is composed of an LED drive circuit such as a constant current source. This drive means 7 is based on a light projection control signal CD having a pulse waveform with a constant period T provided from the light projection control means 13 realized by software in the CPU 6, and has a pulse width TP and a rest period TK (T = A light projection pulse (drive pulse signal) PD having TP + TK is supplied to the light emitting element 8 (see FIG. 5A).
[0072]
The light emitting element 8 is configured by a light emitting diode (LED) in this example. The light emitting element 8 emits light only during a period corresponding to the pulse width of the light projection pulse PD supplied from the driving means 7 (see FIG. 4A), and the pulsed detection light LS can be present in the object 20. Flood light toward the area.
[0073]
The light receiving means 3 includes a light receiving element 9 and an amplifier 10. Their configuration and operation are as follows.
[0074]
In this example, the light receiving element 9 is composed of a photodiode (PD). The light receiving element 9 receives the reflected light LR reflected by the object 20 and the noise light LN from the inverter fluorescent lamp, and performs photoelectric conversion. The electric signal VS1 obtained by photoelectric conversion of the reflected light LR from the object 20 and the electric signal VN1 obtained by photoelectric conversion of the noise light LN from the fluorescent lamp are superimposed on each other and then supplied to the amplifier 10. Supplied.
[0075]
In this example, the amplifier 10 is composed of an operational amplifier capable of changing the gain. The amplifier 10 amplifies the electric signal (VS1, VN1) output from the light receiving element 9 with a specified gain, and generates and outputs a light receiving signal (VS2, VN2). Signal VS2 is a signal obtained by amplifying signal VS1, and signal VN2 is a signal obtained by amplifying signal VN1. The light reception signals (VS2, VN2) generated and output in this way are supplied to the filter means 4 arranged at the subsequent stage.
[0076]
The filter means 4 functions as “level shift means” which is one of the constituent features of the present invention. Note that the name “filter means” is a signal in a received light signal including a signal component VS2 corresponding to the reflected light LR that is periodic pulsed light and a signal component VN2 corresponding to the noise light LN from the fluorescent lamp. This is because the function of allowing only the component VS2 to pass is similar to the function of a so-called comb filter from a macro viewpoint.
[0077]
The filter means 4 determines the difference between the level of the light reception signal (VS2 + VN2) and the specified level (GND level in this example) at the timing T0 (see FIG. 5) immediately before the reflected light LR of the pulse-shaped detection light arrives. It functions as level shift means for shifting the level of the received light signal (VS2 + VN2) included in the period during which the reflected light LR of the pulse-shaped detection light will arrive by a corresponding amount in a direction approaching the specified level. The timing T0 is generated by the CPU 6.
[0078]
FIG. 3 shows an example of a circuit configuration for realizing the filter means 4 in hardware by a dedicated analog circuit. The analog circuit constituting the filter means 4 shown in the figure includes a coupling capacitor C1 interposed between the input and output terminals, and an analog switch Q1 interposed between the output side terminal and a specified potential point (GND in this example). Have. When the analog switch Q1 is in the OFF state, the output side is in a floating state, and the AC component of the input side signal is transmitted to the output side. When the analog switch Q1 is in the on state, the output-side potential is restricted to the GND potential that is the specified potential. When the analog switch Q1 is switched from the on state to the off state, the output side potential is unconstrained and the floating state is established. At the same time, transmission of an alternating current between the input and output is possible, so the potential of the output signal VO is A GND potential that is a specified potential is superimposed on the AC component on the input side. Note that any potential other than the GND potential can be employed as the specified potential.
[0079]
In other words, the analog circuit starts the transmission of the AC component from the input side to the output side by switching the analog switch Q1 from the ON state to the OFF state, and after the AC component transmission is started. In this case, the direct-current potential to be superimposed on the output-side alternating current component can also be expressed as an alternating-current signal transmission circuit having a function that is always initially set to the GND potential (specified potential).
[0080]
The A / D conversion means 5 performs A / D conversion on the output signal VO of the filter means 4 at a first timing T1 and a second timing T2, which will be described later (see FIG. 5). Here, the first timing T1 is the timing at which the peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light will arrive, and the second timing T2 is due to the overshoot of the light reception signal waveform of the pulsed detection light. This is the timing when the bottom will come. These timings T1 and T2 are generated by the CPU 6 as will be described later. On the output side of the A / D conversion means 5, the digital data DMX corresponding to the peak value obtained by the A / D conversion at the first timing T1 and the A / D conversion at the second timing T2 are obtained. The digital data DMN corresponding to the bottom value is output.
[0081]
The CPU 6 is mainly composed of a microprocessor. In the figure, the functions of the condition determination means 11, the sampling pulse generation means 12, and the light projection control means 13 depicted in the CPU 6 are realized by software by a microprocessor.
[0082]
Each function of the sampling pulse generation means 12 and the light projection control means 13 will be described with reference to the waveform diagram of FIG.
[0083]
The light projection control unit 13 generates a reference timing signal (not shown) having a period T based on a reference clock built in the CPU 6. Based on this reference timing signal, a light projection control signal CD and a sampling control signal CS are generated. The light projection control signal CD is a pulse signal having a period T synchronized with the reference timing signal, and its pulse width corresponds to the light emission time of the light emitting element 8. FIG. 5A shows the waveform of the light projection pulse PD generated as a result of the operation of the driving means 7 in response to the light projection control signal CD. As is apparent from the figure, the light projection pulse PD is a pulse signal having a period T and a pulse width TP. The sampling control signal CS is also a pulse signal having a period T synchronized with the reference timing signal. The sampling control signal CS is supplied to the sampling pulse generating means 12 and used for generating a gate pulse GP and a sampling pulse PS, which will be described later.
[0084]
The sampling pulse generator 12 generates a gate pulse signal GP and a sampling pulse signal PS based on the sampling control signal CS supplied from the light projection controller 13. The gate pulse signal GP obtained in this way is shown in FIG. As is apparent from the figure, the gate pulse signal PG is a pulse signal having a period T (= TOF + TON) synchronized with the reference timing signal. The gate pulse signal PG has a period TOF of “L” from the timing T0 immediately before the reflected light LR arrives until at least the signal component VS2 corresponding to the reflected light LR disappears, and then immediately before the next reflected light LR arrives. The period TON up to timing T0 is “H”. The gate pulse signal PG is supplied to the analog switch Q1 included in the AC signal transmission circuit constituting the filter unit 4. The analog switch Q1 is turned off when the signal level of the gate pulse signal PG is “L”, and turned on when it is “H”. The output of the AC signal transmission circuit functioning as the filter means 4 changes following the AC component on the input side when the analog switch Q1 is OFF, while GND regardless of the AC component on the input side when the analog switch Q1 is ON. It is fixed at a potential (0 potential).
[0085]
On the other hand, the sampling pulse signal PS includes a timing signal indicating the first timing T1 and a second timing signal indicating the second timing T2, although not shown. These timing signals are set so as to have a certain time difference from the timing signal indicating the timing T0 immediately before the arrival of the reflected light. These two timing signals are supplied to the A / D conversion means 5. The A / D conversion means 5 generates and outputs digital data DMX and digital data DMN by executing A / D conversion processing at the first timing T1 and the second timing T2. The digital data DMX and DMN obtained in this way are subjected to an on / off condition determination process in the condition determination means 11.
[0086]
FIG. 4 shows a conceptual description of the function of the condition judging means 11 realized by software by the microprocessor of the CPU 6 using logic symbols. As shown in the figure, the function of the condition determination means 11 can be expressed by two comparators COM1 and COM2 and one AND gate AND. That is, the function of the condition determination means 11 is that the first comparator COM1 that compares the digital data DMX and the digital data DMN with each other, and the second comparator COM2 that performs a size comparison between the digital data DMX and 0 (specified level). And an AND gate AND that outputs a logical product of the output HA of the first comparator COM1 and the output HB of the second comparator COM2. The output HO of the AND gate AND becomes “H” indicating that the reflected light LR is received only when the digital data DMX is larger than the digital data DMN and the digital data DMX is larger than 0 (specified level). .
[0087]
The input signal waveform of the AC signal transmission circuit functioning as the filter means 4 is shown in FIG. 5B, and the output signal waveform is shown in FIG. 5D. As is clear from the comparison between FIG. 5B and FIG. 5D, in the TOF period, the input signal level is set to 0 level at the period start timing (timing immediately before the arrival of reflected light) T0. The signal waveform (b) is level-shifted as a whole to become an output signal waveform (d). More specifically, in the example shown in the waveform diagram of FIG. 5, the input side signal waveform (b) is level-shifted downward as a whole in the first period, the second period, and the fifth period. The output side signal waveform (d). On the other hand, in the third period and the fourth period, the input side signal waveform (b) is level-shifted upward as a whole to become the output side signal waveform (d). As is apparent from the waveform diagram of FIG. 5D, in the received light signal waveform after the level shift, the mountain-shaped waveform peculiar to the reflected light LR always has a base level of 0 within a certain time width immediately after the start of the TOF period. Appears in a state aligned with the level (regular level).
[0088]
More specifically, as long as the reflected light LR having a predetermined light amount is received, the signal level (DMX) at the first timing T1 is necessarily higher than the signal level (DMN) at the second timing T2. To establish. Of course, such a relationship appears even when the reflected light LR is not received and the timing T0 immediately before receiving the reflected light coincides with the sharply falling portion of the fluorescent lamp noise received waveform. The polarity of the signal level (DMX) at the first timing T1 is always smaller than the 0 level that is the specified level. Therefore, even if a relationship is found in which the signal level at the first timing T1 is higher than the signal level at the second timing T2, at that time, the signal level at the first timing T1 is the 0 level, which is the specified level If it is smaller than this, such misperception can be avoided by determining that the reflected light LR is not received.
[0089]
Therefore, if the digital data DMX and DMN obtained from the A / D conversion means 5 are supplied to the condition determination means 11 described above with reference to FIG. 4, it is determined without error whether or not the reflected light LR is received. can do. Moreover, in this condition determination process, even if the first and second timings T1 and T2 vary in the timing variation range indicated by ΔT1 and ΔT2 in the waveform diagram of FIG. Since the relationship is almost immobile and the data DMX is larger than the prescribed level 0, it is ensured whether the reflected light LR is received regardless of the timing variation of the gate pulse signal PG and the sampling pulse signal PS. It has a special effect that it can be determined.
[0090]
According to the first embodiment described above, the level (DMX) of the light reception signal at the first timing T1 at which the peak of the light reception signal waveform of the pulsed detection light will arrive, and the light reception signal waveform of the pulsed detection light. Of the condition used for the on / off determination, at least on the condition that the comparison result with the level (DMN) of the received light signal at the second timing T2 at which the bottom due to the overshoot of Since it is determined whether one is satisfied or not, even if the sampling timings T1 and T2 of the received light signal for performing the on / off determination are slightly shifted, the received light signal waveform peculiar to the pulsed detection light (see FIG. 12). ) Exists in the sampling region, the received light level (DMX, D) at the first timing T1 and the second timing T2. Since most immobile for the magnitude relationship of N), it is possible to highly-off determination reliability based on their relationship.
[0091]
In addition, in addition to the comparison result between the light reception signal level (DMX) at the first timing T1 and the light reception signal level (DMN) at the second timing T2, the condition determination unit adds the light reception signal level (DMX) at the first timing T1. Under the condition that the level of the received light signal is larger than the prescribed level 0, the condition T1 is satisfied so that the timing T0 immediately before the pulsed detection light arrives is determined. The first timing occurs because it coincides with the steep fall timing (180 degrees in FIG. 9) of the received light signal waveform due to the noise component, and the reflected light (projection signal) of the pulsed detection light does not exist or hardly exists. Only the magnitude relationship between the light reception level (DMX) at T1 and the light reception level (DMN) at the second timing T2 is determined as ON / OFF judgment. Even if a situation occurs in which it is difficult to accurately perform the measurement, there is a clear difference in the magnitude relationship between the light reception level (DMX) and the zero level at the first timing T1 between the case where there is normal reflected light and the case where there is no normal reflected light. Therefore, by adding this as a reference for judgment, a reliable on / off judgment result can be obtained.
[0092]
In the above description, the type of the photoelectric switch to which the present invention is applied is a reflection type, but the present invention can of course be applied to a transmission type photoelectric switch. An example of an electrical basic configuration diagram of a transmissive photoelectric switch to which the present invention is applied is shown in FIG. 2 just in case. In the figure, the same components as those of the reflective photoelectric switch of FIG.
[0093]
As shown in the figure, the transmissive photoelectric switch 15 includes a light emitting side device 100 and a light receiving side device 200 which are provided apart from each other. The light projecting device 100 includes a light projecting means 2. The light receiving side device 200 includes a light receiving means 3, a filter means 4, an A / D conversion means 5, and a CPU 6. The drive control signal CD is transmitted from the CPU 6 in the light receiving side device 200 to the light projecting means 2 in the light projecting side device 100 via communication. In such a transmission type photoelectric sensor, since the drive control signal CD is transmitted from the light receiving side device 200 to the light projecting side device 100 via communication, the actual light projecting timing and the sampling timing are synchronized. Since it is difficult to obtain accurately, the on / off determination process of the present invention, which is less affected by variations in sampling timing, is particularly effective.
[0094]
Next, an electrical basic configuration of a photoelectric switch according to the second embodiment of the present invention is shown in FIG. The illustrated photoelectric switch is a reflective photoelectric switch. Further, the function of the “level shift means” is realized by hardware using a dedicated analog circuit. Further, the second feature item is adopted as the feature item. For this reason, the light projecting means is configured to perform light projection at least three times within the blinking period (fluorescent lamp noise period) TN of the inverter fluorescent lamp in the installation environment. In addition, the condition determination means obtains a comparison result by comparing the level VMX of the received light signal at the timing T1 at which the peak of the pulsed detection light LS will arrive with a predetermined threshold value Vth, and obtains it within the period TN. The determination is performed in accordance with the comparison result that occupies the majority of all the comparison results.
[0095]
As shown in the figure, the photoelectric switch 1 includes a light projecting unit 2, a light receiving unit 3, a filter unit 4, an A / D conversion unit 5A, and a CPU 6A. The CPU 6A includes a condition determination unit 11A, a sampling pulse generation unit 12A, and a light projection control unit 13A. Of these, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
[0096]
The projection control means 13A generates a reference timing signal (not shown) that defines the projection cycle based on a reference clock built in the CPU 6A. The period of this reference timing signal is set to be approximately the same as the expected shortest fluorescent lamp noise period (for example, 60 to 70 μsec). Further, the light projection control means 13A generates a light projection control signal CD for controlling the light projection means 2 based on this reference timing signal. The light projection control signal CD has at least three timing components. Specifically, when the light projection control signal CD is supplied to the driving means 7, as shown in FIGS. 7 and 8, at least three or more (see FIG. 7) from the driving means 7 within one noise period TN. In this case, three light projection pulses P1, P2, and P3 are sequentially output at predetermined intervals. The light emitting element 8 is driven by these light projection pulses P1, P2, and P3, and three pulsed detection lights LS are projected from the light emitting element 8 to a region where the target object 20 will exist at predetermined intervals. The The reflected light LR of the pulsed detection light reflected by the object 20 reaches the light receiving element 9. Thereafter, as described in the first embodiment, the reflected light LR and the noise light LN are photoelectrically converted via the light receiving element 9, and the obtained electric signals VS1 and VN1 are amplified via the amplifier 10 to obtain the light receiving signal. VS2 and VN2 are generated and output.
[0097]
FIG. 9 shows the relationship between the light projection signal VS2 generated in this way and the fluorescent lamp noise signal VN2. As shown in the figure, the interval between the three light projection signals VS21, VS22, and VS23 is the presence of fluorescent lamp noise VN2, so that the two light projection signals VS21 and VS23 located on both sides are Even in the worst situation where the phase coincides with the phase 0 degree and the phase 180 degree, the light projection signal VS22 located in the middle is set so as to coincide with the 90 degree portion of the noise waveform having a relatively gradual change. Has been.
[0098]
The filter unit 4 shifts the level of the light reception signals VS2 and VN2 obtained from the light reception unit 3 by the same operation as described in the first embodiment. The received light signal thus level-shifted is shown in FIG. The three light projection signals VS21, VS22, and VS23 shown in the figure must originally exceed the threshold value Vth at the first timing T1 when the reflected light LR is incident. In the worst case described above, the light emission signals VS21 and VS22 whose timings coincide with each other at the phase of 0 degrees and 90 degrees of the noise waveform exceed the threshold value Vth, whereas the phase of the noise waveform is 180 degrees. As for the light projection signal VS23 whose timing coincides with the threshold value, the value cannot exceed the threshold value Vth. On the other hand, although not shown in the figure, assuming that the three light projection signals VS21, VS22, and VS23 are incident only with the noise light LN that should not exceed the threshold Vth, the phase is 90 degrees and 180 degrees. The values of the projection signals VS22 and VS23 having the same timing do not exceed the threshold value Vth, whereas the value of the projection signal VS21 having the same timing at phase 0 exceeds the threshold value Vth. It will be. Therefore, of the three determinations performed within one noise period (TN), if two or more times exceed the threshold value, the on-qualification is performed. If the second time or more does not exceed the threshold value, the off-qualification and the majority rule are followed. If it is assumed, a reliable on / off determination result can be obtained.
[0099]
The condition determination unit 11A performs on / off determination based on the data DMX obtained from the A / D conversion unit 5A by the above-described determination algorithm. FIG. 11 is a flowchart showing a process for realizing the function required for the condition determining means 11A by software using a microprocessor.
[0100]
In the figure, when the process is started, an initialization process is first executed, and various counters and registers necessary for the operation are initialized (step 1101). Subsequently, the first digital data DMX read from the A / D conversion means 5A is compared with the threshold value Dth (step 1102). If it is determined that DMX> Dth (step 1102 YES), the predetermined ON counter is incremented by +1 (step 1103). On the other hand, when it is determined that DMX <Dth (NO in step 1102), the predetermined OFF counter is incremented by +1 (step 1104). Thereafter, the data number counter N is incremented by +1 to confirm that the third data has been reached (step 1106). The above processing (steps 1102 to 1105) is repeated until the value of the data number counter N becomes “3”.
[0101]
If the value of the data number counter N reaches “3” (YES at step 1106), the count value of the ON counter is compared with the count value of the OFF counter (step 1107). If it is determined that ON counter value> OFF counter value (YES in step 1107), ON determination is made (step 1108). On the other hand, when it is determined that the ON count value <the OFF count value (step 1109), the OFF determination is made. A determination result according to these majority rules is one of the determination elements for making a final on / off determination.
[0102]
According to the second embodiment described above, since the noise waveform due to the inverter fluorescent lamp is substantially sinusoidal, there are only two steep portions of the waveform inclination within one flashing period (TN) of the fluorescent lamp, so that one flashes. If light projection is performed at least three times within the period, the timing of the two light projections of these is almost the same as the timing of the steeply rising portion and the steeply descending portion of the noise waveform. Even if an incorrect level determination result is obtained at this timing, the other light projection timings correspond to relatively gentle portions. Therefore, a comparison result is obtained by comparing the level (VMX) of the received light signal at the timing T1 at which the peak of the pulsed detection light will arrive, with a predetermined threshold (Vth), and all comparisons obtained within the light projection period. If it is determined whether or not one of the conditions used for the on / off determination is satisfied according to the comparison result occupying a large number of the results, a reliable on / off determination result can be obtained.
[0103]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a photoelectric switch with a level shift function that can further improve the reliability in on / off determination.
[0104]
In addition, according to the present invention, there is provided a photoelectric switch with a level shift function capable of obtaining a reliable on / off determination result even if the sampling timing of the received light signal for performing the on / off determination is slightly shifted. be able to.
[0105]
Furthermore, according to the present invention, a reliable on / off determination result can be obtained even if the sampling timing of the received light signal for performing the on / off determination coincides with a steep portion of the received light signal waveform due to the noise component. A photoelectric switch with a level shift function can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a basic configuration diagram of a reflective photoelectric switch according to a first embodiment.
FIG. 2 is a basic configuration diagram of a transmissive photoelectric switch according to the first embodiment.
FIG. 3 is a circuit diagram of filter means configured by a dedicated analog circuit.
FIG. 4 is a diagram conceptually showing the function of condition determination means using logic symbols.
FIG. 5 is a waveform diagram showing signal states at various parts in FIG. 1;
FIG. 6 is a basic configuration diagram of a reflective photoelectric switch according to a second embodiment.
FIG. 7 is a waveform diagram showing a relationship between a fluorescent lamp noise waveform and a light projection pulse.
FIG. 8 is a waveform diagram showing the relationship between the generation timing of a fluorescent lamp pulse and the cycle of the fluorescent lamp pulse.
FIG. 9 is a waveform diagram showing a relationship between fluorescent lamp noise and a projection signal.
FIG. 10 is a waveform diagram showing a relationship between a light reception signal (light projection part) after a level shift and a threshold value.
FIG. 11 is a flowchart showing processing for realizing a condition determination unit.
FIG. 12 is a waveform diagram showing a relationship between a light projection pulse and a light reception signal in a state where there is no fluorescent lamp noise.
FIG. 13 is a waveform diagram showing a relationship between a light projection pulse and A / D conversion timing in a state where fluorescent lamp noise exists.
[Explanation of symbols]
1,15 photoelectric switch
2 Projection means
3 Light receiving means
4 Filter means
5,5A A / D conversion means
6,6A CPU
7 Drive means
8 Light emitting elements
9 Light receiving element
10 Amplifier
11, 11A Condition determining means
12, 12A Sampling pulse generating means
13, 13A Light emission control means
LS Light projection
LR Reflected light
C1 capacitor
Q1 Analog switch
COM1, COM2 comparator
AND ANDGATE
PD Flood pulse
PG gate pulse signal
PS sampling pulse signal
VS1, VS2 detection light signal (light projection signal)
VN1, VN2 Noise component signal
VO (= VS2 + VN2) Output signal
DMX, DMN Digital data (A / D conversion value)
Timing just before T0
T1 first timing
T2 Second timing
P1, P2, P3 Projection pulse

Claims (10)

パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
On / off determination based on light receiving means for periodically projecting pulsed detection light, light receiving means for photoelectrically converting the pulsed detection light to output a corresponding light receiving signal, and a light receiving signal output from the light receiving means Signal processing means for generating an output, and
The signal processing means includes
Included in the period during which the light-receiving signal waveform of the pulse-shaped detection light will be obtained by an amount corresponding to the difference between the level of the light-receiving signal and the specified level immediately before the pulse-shaped detection light will arrive Level shift means for shifting the level of the received light signal in a direction approaching the specified level;
A condition determining means for determining whether or not at least one of the conditions used for the on / off determination is satisfied based on the light-receiving signal after the level shift by the level shift means; There,
The condition judging means has a light receiving signal level at a first timing at which a peak of the light receiving signal waveform of the pulsed detection light will come, and a bottom due to an overshoot of the light receiving signal waveform of the pulsed detection light. A photoelectric switch configured to perform the determination at least on the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing that is likely to be a predetermined magnitude relationship.
前記条件判定手段は、前記第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、請求項1に記載の光電スイッチ。The condition determining means has a predetermined magnitude relationship between the result of comparison between the level of the light reception signal at the first timing and the level of the light reception signal at the second timing, and the light reception signal at the first timing. The photoelectric switch according to claim 1, wherein the determination is made on the condition that a comparison result between the level and the specified level has a predetermined magnitude relationship. パルス状検出光を周期的に投光する投光手段と、前記パルス状検出光を光電変換して対応する受光信号を出力する受光手段と、受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うように仕組まれており、かつ
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、1投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
On / off determination based on light receiving means for periodically projecting pulsed detection light, light receiving means for photoelectrically converting the pulsed detection light to output a corresponding light receiving signal, and a light receiving signal output from the light receiving means Signal processing means for generating an output, and
The signal processing means includes
Included in the period during which the light-receiving signal waveform of the pulse-shaped detection light will be obtained by an amount corresponding to the difference between the level of the light-receiving signal and the specified level immediately before the pulse-shaped detection light will arrive Level shift means for shifting the level of the received light signal in a direction approaching the specified level;
A condition determining means for determining whether or not at least one of the conditions used for the on / off determination is satisfied based on the light-receiving signal after the level shift by the level shift means; There,
The light projecting means is structured to perform light projection at least three times within the blinking cycle of the inverter fluorescent lamp in an installation environment, and the condition determining means has a peak of the pulsed detection light. A comparison result is obtained by comparing the level of the received light signal at a timing at which it will be performed with a predetermined threshold value, and the determination is performed according to a comparison result that occupies a majority of all the comparison results obtained within one light projection period. A photoelectric switch that is built.
投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、
前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、
前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光の受光信号波形のピークが到来するであろう第1のタイミングにおける受光信号のレベルと、前記パルス状検出光の受光信号波形のオーバーシュートによるボトムが到来するであろう第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることを少なくとも条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
Drive means for outputting a drive pulse signal at a timing indicated by the light projection control signal, and a light emitting element for projecting pulsed detection light to a target region in response to the drive pulse signal output from the drive means Including floodlight means,
A light receiving means including a light receiving element that receives and photoelectrically converts reflected light of the pulsed detection light coming from the target region, and an amplifier that amplifies an output of the light receiving element to generate a light reception signal;
Signal processing means for generating an on / off determination output based on a light reception signal output from the light receiving means,
The signal processing means includes
Included in the period during which the light-receiving signal waveform of the pulse-shaped detection light will be obtained by an amount corresponding to the difference between the level of the light-receiving signal and the specified level immediately before the pulse-shaped detection light will arrive Level shift means for shifting the level of the received light signal in a direction approaching the specified level;
A condition determining means for determining whether or not at least one of the conditions used for the on / off determination is satisfied based on the light-receiving signal after the level shift by the level shift means; There,
The condition judging means has a light receiving signal level at a first timing at which a peak of the light receiving signal waveform of the pulsed detection light will come, and a bottom due to an overshoot of the light receiving signal waveform of the pulsed detection light. A photoelectric switch configured to perform the determination at least on the condition that the comparison result with the level of the received light signal at the second timing that is likely to be a predetermined magnitude relationship.
前記条件判定手段は、前記第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記第2のタイミングにおける受光信号のレベルとの比較結果が所定の大小関係となることに加えて、第1のタイミングにおける受光信号のレベルと前記規定レベルとの比較結果が所定の大小関係となることを条件として、前記判定を行なうように仕組まれている、請求項4に記載の光電スイッチ。The condition determining means has a predetermined magnitude relationship between the result of comparison between the level of the light reception signal at the first timing and the level of the light reception signal at the second timing, and the light reception signal at the first timing. The photoelectric switch according to claim 4, wherein the determination is made on the condition that a comparison result between the level and the specified level has a predetermined magnitude relationship. 投光制御信号で指示されるタイミングで駆動パルス信号を出力する駆動手段と、前記駆動手段から出力される駆動パルス信号に応答してパルス状検出光を対象領域へと投光する発光素子とを含む投光手段と、
前記対象領域から到来するパルス状検出光の反射光を受光して光電変換する受光素子と、前記受光素子の出力を増幅して受光信号を生成する増幅器とを含む受光手段と、
前記受光手段から出力される受光信号に基づいてオンオフ判定出力を生成する信号処理手段と、を具備し、
前記信号処理手段には、
前記パルス状検出光が到来するであろう直前のタイミングにおける前記受光信号のレベルと規定レベルとの差に応じた量だけ、前記パルス状検出光の受光信号波形が得られるであろう期間に含まれる受光信号のレベルを前記規定レベルに近づく方向へとレベルシフトさせるレベルシフト手段と、
前記レベルシフト手段によるレベルシフト後の受光信号に基づいて、オンオフ判定に使用されている条件の少なくとも1つが充足されているか否かを判定する条件判定手段と、が含まれている、光電スイッチであって、
前記投光手段は、設置環境下におけるインバータ蛍光灯の点滅周期内において少なくとも3回以上の投光を行うように、前記投光制御信号により制御されており、かつ
前記条件判定手段は、前記パルス状検出光のピークが到来するであろうタイミングにおける受光信号のレベルを所定の閾値と比較して比較結果を得ると共に、1投光周期内に得られる全比較結果のうちで多数を占める比較結果に従って前記判定を行なうように仕組まれている、光電スイッチ。
Drive means for outputting a drive pulse signal at a timing indicated by the light projection control signal, and a light emitting element for projecting pulsed detection light to a target region in response to the drive pulse signal output from the drive means Including floodlight means,
A light receiving means including a light receiving element that receives and photoelectrically converts reflected light of the pulsed detection light coming from the target region, and an amplifier that amplifies an output of the light receiving element to generate a light reception signal;
Signal processing means for generating an on / off determination output based on a light reception signal output from the light receiving means,
The signal processing means includes
Included in the period during which the light-receiving signal waveform of the pulse-shaped detection light will be obtained by an amount corresponding to the difference between the level of the light-receiving signal and the specified level immediately before the pulse-shaped detection light will arrive Level shift means for shifting the level of the received light signal in a direction approaching the specified level;
A condition determining means for determining whether or not at least one of the conditions used for the on / off determination is satisfied based on the light-receiving signal after the level shift by the level shift means; There,
The light projecting means is controlled by the light projecting control signal so as to perform light projection at least three times within the blinking cycle of the inverter fluorescent lamp in an installation environment, and the condition judging means The comparison result is obtained by comparing the level of the received light signal at the timing when the peak of the state detection light is expected with a predetermined threshold value and occupying a large number of all the comparison results obtained within one light projection period. A photoelectric switch, which is structured to make the determination according to:
前記レベルシフト手段が、その入力側信号の交流分を出力側へと伝達すると共に、出力側交流分に重畳されるべき直流電位を規定電位に初期設定可能な機能を有する交流信号伝達回路とされ、かつ該交流信号伝達回路の出力側交流分に重畳されるべき直流電位は、前記パルス状検出光が到来するであろうタイミングの直前において繰り返し規定電位に初期設定し直される、請求項4〜6のいずれかに記載の反射型光電スイッチ。The level shift means is an AC signal transmission circuit having a function of initializing the DC potential to be superimposed on the output side AC component to a specified potential while transmitting the AC component of the input side signal to the output side. The DC potential to be superimposed on the output side AC component of the AC signal transmission circuit is reinitialized to a specified potential repeatedly immediately before the timing at which the pulsed detection light will arrive. The reflective photoelectric switch according to any one of 6. 前記交流信号伝達回路が、入出力端子間に介在される結合コンデンサと、出力側端子と規定電位点との間に介在されるスイッチとを含み、該スイッチが投光タイミング信号と同期がとられたゲート制御信号によりオンオフ制御される、請求項7に記載の反射型光電スイッチ。The AC signal transmission circuit includes a coupling capacitor interposed between the input and output terminals, and a switch interposed between the output side terminal and the specified potential point, and the switch is synchronized with the projection timing signal. The reflective photoelectric switch according to claim 7, which is on / off controlled by a gate control signal. 前記条件判定手段において行われる受光信号のレベルと閾値との比較等の演算は、前記交流信号伝達回路の出力信号をA/D変換することにより取得されるデジタルデータに基づいて、マイクロプロセッサによりソフトウェア的に実行される、請求項7又は8に記載の反射型光電スイッチ。Computations such as comparison between the level of the received light signal and the threshold value performed in the condition determining means are performed by software by a microprocessor based on digital data obtained by A / D conversion of the output signal of the AC signal transmission circuit. The reflective photoelectric switch according to claim 7 or 8, which is executed automatically. 互いに離隔して配置される投光側装置と受光側装置とを有し、
前記投光手段は前記投光側装置に内蔵され、
前記受光手段と前記信号処理手段とは前記受光側装置に内蔵され、さらに前記投光制御信号は、前記受光側装置から投光側装置へと通信を介して伝達される、請求項4〜9に記載の光電スイッチ。
A light emitting side device and a light receiving side device that are spaced apart from each other;
The light projecting means is built in the light projecting side device,
The light receiving means and the signal processing means are built in the light receiving side device, and the light projection control signal is transmitted from the light receiving side device to the light emitting side device via communication. The photoelectric switch described in 1.
JP2002002170A 2001-01-11 2002-01-09 Photoelectric switch Expired - Lifetime JP3654356B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002002170A JP3654356B2 (en) 2001-01-11 2002-01-09 Photoelectric switch

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001-3515 2001-01-11
JP2001003515 2001-01-11
JP2002002170A JP3654356B2 (en) 2001-01-11 2002-01-09 Photoelectric switch

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002319851A JP2002319851A (en) 2002-10-31
JP3654356B2 true JP3654356B2 (en) 2005-06-02

Family

ID=26607525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002002170A Expired - Lifetime JP3654356B2 (en) 2001-01-11 2002-01-09 Photoelectric switch

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3654356B2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002319851A (en) 2002-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3454360B2 (en) Photoelectric sensor
US5243181A (en) Noise-insensitive, photoelectric transceiver including a digital stability indicator
JP3359435B2 (en) Touch keys
JP3654356B2 (en) Photoelectric switch
US6600146B2 (en) Photoelectric switches
CN113966285B (en) Lamp for vehicle
US12210100B2 (en) Time-of-flight device using two light modulation frequencies and operating method thereof
US20180275256A1 (en) Method to detect a signal and optoelectronic sensor
JP2550652B2 (en) Photoelectric switch
JPH0346597Y2 (en)
JP2761702B2 (en) Photodetector
JPS5941557Y2 (en) Pulse signal processing circuit
JP3548279B2 (en) Light intensity detection type distance measuring device
JP2001221859A (en) Reflection light modulating type detector
JP3033686B2 (en) Optical sensor device
JPS6234113B2 (en)
JPH02285277A (en) Photoelectric switch equipped with mutual interference preventing function
JPH0936725A (en) Photoelectric sensor
JPH06350428A (en) Photoelectric switch
JP3358087B2 (en) Photoelectric switch
JPH084751Y2 (en) Photoelectric switch
JPS63250215A (en) Photoelectric switch
JPH05235720A (en) Random pulse position modulation circuit
JPH07106938A (en) Photoelectric switch
JPS61269522A (en) Photoelectric switch

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040401

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050209

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20050222

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3654356

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090311

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100311

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100311

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110311

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110311

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120311

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120311

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130311

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140311

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term