JPS5928936B2 - Photoelectric switch - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、光電スイッチに関し、特に光電スイッチの
出力回路の改良に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a photoelectric switch, and particularly to improvements in the output circuit of a photoelectric switch.

近年光電スイッチは、ますをす小形化することが要求さ
れている。In recent years, photoelectric switches have been required to be increasingly miniaturized.

又、多数の光電スイッチを１個の制御装置に接続し、こ
の１個の制御装置から各光電スイッチに電力を供給する
ように構成することが多いため１個の光電スイッチとし
ては、低消費電力化が要求されている。In addition, because a large number of photoelectric switches are often connected to one control device and power is supplied to each photoelectric switch from this one control device, a single photoelectric switch has low power consumption. ization is required.

さらに使用範囲を拡大させろために光電スイッチに与え
ろ電源電圧の範囲を広くすることが要望されている。In order to further expand the range of use, it is desired to widen the range of power supply voltage that can be applied to photoelectric switches.

又、電源投入・遮断に伴う異常が生じないことも肝要な
ことである。It is also important that no abnormality occurs when the power is turned on or off.

従来の光電スイッチは、第１図に示す様に構成されてい
る。A conventional photoelectric switch is constructed as shown in FIG.

この第１図では光電スイッチ１は、受光側のみ示して有
り、フォトトランジスタ等の受光素子１１が光信号を電
気信号に変換し、交流増巾回路１２で増巾し検波回路１
３により信号成分のめ取り出してスイッチング回路１４
によりＨ”（高レベル）、“Ｌ″（低レベル）の２個の
信号を作る。In FIG. 1, only the light receiving side of the photoelectric switch 1 is shown, and a light receiving element 11 such as a phototransistor converts an optical signal into an electric signal, which is amplified by an AC amplification circuit 12 and a detection circuit 1.
3, the signal component is extracted and the switching circuit 14
Two signals, ``H'' (high level) and ``L'' (low level), are created.

トランジスタ２１、抵抗２２〜２４及びサージ保護用の
ツェナダイオード２５により出力回路が構成されており
、前記スイッチング回路１４の出力に基づきトランジス
タ２１をオン、又はオフして出力端子より出力信号を生
じろ。An output circuit is constituted by a transistor 21, resistors 22 to 24, and a Zener diode 25 for surge protection. Based on the output of the switching circuit 14, the transistor 21 is turned on or off to generate an output signal from the output terminal.

抵抗３１と定電圧ダイオード３２とでなる回路は、定電
圧回路を構成している。A circuit including the resistor 31 and the constant voltage diode 32 constitutes a constant voltage circuit.

２つの電源端子には、制御装置７からの直流電力が与え
られ出力端子から生じろ出力信号は制御装置７のＮＰＮ
形トシトランジスタフ１０ベースられる。DC power from the control device 7 is applied to the two power supply terminals, and an output signal generated from the output terminal is an NPN signal from the control device 7.
A type of transistor transistor is based on 10 transistors.

ところで、この場合電源電圧ｖｃｏの可能な範囲を１０
Ｖ〜４０Ｖと拡大させようとする場合には、高い電源電
圧では出力信号の電流も増大し、低い電源電圧では低下
することになる。By the way, in this case, the possible range of the power supply voltage vco is 10
When attempting to expand the voltage to V to 40V, the current of the output signal will also increase at a high power supply voltage, and will decrease at a low power supply voltage.

例えば、抵抗２４の値’に５にΩとすると出力電流は２
ｍＡ〜８ｍＡまで変化することになる。For example, if the value of resistor 24 is set to 5Ω, the output current will be 2
It will vary from mA to 8mA.

そのため制御装置７におけろトランジスタ７１が動作し
ないことも想定され、信号のマツチングが難しくなる。Therefore, it is assumed that the transistor 71 in the control device 7 does not operate, making signal matching difficult.

又、抵抗２４で消費されろ電力は２０ｍＷ〜３２０ ｍ
Ｗ となり、この抵抗２４として少なくとも５００ｍ
Ｗ以上の定格容量の抵抗を用いろ必要が有り、形状的に
大きくなってしまう。Also, the power consumed by the resistor 24 is 20mW to 320mW.
W, and this resistance 24 is at least 500m
It is necessary to use a resistor with a rated capacity of W or more, which results in a large size.

そのため光電スイッチとして／」形化することが困難と
なる。Therefore, it is difficult to formulate it as a photoelectric switch.

これらの問題を少しでも解決しようと改善したものが第
２−Ａ図に示す回路である。The circuit shown in FIG. 2-A is an improved circuit that attempts to solve these problems even to some extent.

この回路では抵抗２４の一端は、抵抗３１の定電圧側に
接続されており、電源電圧Ｖ。In this circuit, one end of the resistor 24 is connected to the constant voltage side of the resistor 31, and the power supply voltage V is connected to the constant voltage side of the resistor 31.

０が変化しても抵抗２４の一端に加わる電圧が変化しな
いようにして出力電流Ｑ変化をなくすようにしている。0 changes, the voltage applied to one end of the resistor 24 does not change, thereby eliminating changes in the output current Q.

こうして同時に抵抗２４で消費されろ電力も少なくして
いる。In this way, the power consumed by the resistor 24 is also reduced.

しかしながら、この回路ではＰＮＰ形トシトランジスタ
フ２り出力信号が受けられた場合に問題が生じろ。However, a problem arises in this circuit when an output signal from a PNP type transistor is received.

この場合には、トランジスタ２１がオフの時でもトラン
ジスタ７２のエミツタ・ベース、抵抗７３及び抵抗２４
を経て電流が流れろことになってトランジスタ７２がオ
ンとなることになり、トランジスタ２１のオン、オフに
よるトランジスタ７２の制御が不可能となるからである
。In this case, even when transistor 21 is off, the emitter base of transistor 72, resistor 73 and resistor 24
This is because the current flows through the transistor 72 and turns on the transistor 72, making it impossible to control the transistor 72 by turning on and off the transistor 21.

又、第２−Ｂ図に示す様なリレー７４を出力信号により
直接駆動する場合にも、トランジスタ２１がオフ時にリ
レー７４及び抵抗２４を経て電流が流れてしまいリレー
７４が復帰しないと云う同様の問題が生じろ。Furthermore, even when the relay 74 shown in Fig. 2-B is directly driven by an output signal, a similar problem occurs in which current flows through the relay 74 and the resistor 24 when the transistor 21 is off, and the relay 74 does not return to its original state. A problem will arise.

本発明は上記の問題を解決し、広い電源電圧にわたって
低消費電力で使用でき、小型化可能であり、しかも電源
投入時に異常が生じないように改善した光電スイッチを
提供することを目的とてろ。It is an object of the present invention to solve the above problems and provide a photoelectric switch that can be used with low power consumption over a wide range of power supply voltages, can be miniaturized, and is improved so that no abnormality occurs when the power is turned on.

以下、本発明の１実施例について説明する。One embodiment of the present invention will be described below.

第３図において、この発明に係る光電スイッチ３は定電
流回路４１．５１を有している。In FIG. 3, the photoelectric switch 3 according to the invention has a constant current circuit 41, 51.

定電流回路４１はトランジスタ４２，４３、抵抗４４゜
４５、コンデンサ４６により構成されており、第１図の
抵抗２４の代わりに接続されている。The constant current circuit 41 is composed of transistors 42, 43, resistors 44 and 45, and a capacitor 46, and is connected in place of the resistor 24 in FIG.

又、定電流回路５１はトランジスタ５２，５３、抵抗５
４．５５により構成されており、第１図の抵抗３１を置
き換えたものとなっている。Further, the constant current circuit 51 includes transistors 52 and 53, and a resistor 5.
4.55, and replaces the resistor 31 in FIG.

他の回路構成は第１図と同じであるから同一の部分に同
一の第号を付して説明は省略する。Since the other circuit configurations are the same as in FIG. 1, the same numbers are given to the same parts and the explanation will be omitted.

第４図は第２の実施例を示しており、この第４図では簡
略化した定電流回路６１を用いている。FIG. 4 shows a second embodiment, in which a simplified constant current circuit 61 is used.

この定電流回路６１は、トランジスタ６２と抵抗６３．
６４とコンデンサ６５とにより構成されており、抵抗６
４の一端が定電流回路５１の抵抗５５に接続されている
。This constant current circuit 61 includes a transistor 62 and a resistor 63 .
64 and a capacitor 65, and a resistor 6
One end of 4 is connected to a resistor 55 of a constant current circuit 51.

この定電流回路５１においてトランジスタ５２のベース
電位は、ｉ源を圧ｖｃｃよりも２ｖＢＥはトランジスタ
のベース・エミッタ間電圧）だけ低いものとなっている
。In this constant current circuit 51, the base potential of the transistor 52 is lower than the i source voltage VCC by 2vBE (base-emitter voltage of the transistor).

すなわち、電源電圧ＶＣＣに対し常に一定の電圧となっ
ている。That is, the voltage is always constant with respect to the power supply voltage VCC.

この電圧が抵抗６４を経てトランジスタ６２のベースに
与えられろため、定電流回路６１におけろトランジスタ
６２のエミツタ電圧は（ＶＣＣＶＢＥ） となり、電
源電圧ＶＣＣに対しては一定のものとなる。Since this voltage is applied to the base of the transistor 62 via the resistor 64, the emitter voltage of the transistor 62 in the constant current circuit 61 is (VCCVBE), which is constant with respect to the power supply voltage VCC.

したがって抵抗６３の両端に加わ７：Ｉ電圧が一定のも
のとなるので、この抵抗６３に流れろ電流すなわちエミ
ツタ電流が一定のものとなる。Therefore, since the 7:I voltage applied across the resistor 63 is constant, the current flowing through the resistor 63, that is, the emitter current is constant.

この一定のエミツタ電流は、コレクタ電流にほぼ等しい
ためコレクタから一定の電流が与られろことになる。Since this constant emitter current is approximately equal to the collector current, a constant current is applied from the collector.

こうして定電流回路６１が定電流動作をする。In this way, the constant current circuit 61 performs constant current operation.

第３図及び第４図の実施例で示した様に出力端子から流
れろ出力電流は、定電流回路４１（又は６１）により一
定のものとなっている。As shown in the embodiments of FIGS. 3 and 4, the output current flowing from the output terminal is kept constant by the constant current circuit 41 (or 61).

これは電源電圧ＶＣＣが変動したとしても常に維持され
るので出力信号を受けろトランジスタが動作しないと云
う不都合が解消でき、信号のマツチングが容易となる。Since this is always maintained even if the power supply voltage VCC fluctuates, the inconvenience that the transistor receiving the output signal does not operate can be eliminated, and signal matching becomes easy.

しかも、電源電圧ＶＣＣが高い場合でも出力電流は一定
であるため、消費電力はそれほど大きくならない。Moreover, since the output current is constant even when the power supply voltage VCC is high, the power consumption does not increase so much.

すなわち定電流回路４１から２ｍＡの電流を得たとする
と、電源電圧ＶＣＣが最刈直であろ４０Ｖとなった時 ２Ｘ４０＝８０ （ｍＷ） となり、この値が最大消費電力となる。That is, if a current of 2 mA is obtained from the constant current circuit 41, when the power supply voltage VCC is 40 V at the latest cutting time, 2×40=80 (mW), and this value becomes the maximum power consumption.

したがって前記の従来例の場合の１／４程度となってい
る。Therefore, it is about 1/4 of that in the conventional example.

この様に消費電力が少ないため発熱もそれだけ少なくな
り、光電スイッチとして小形化可能となる。Since power consumption is thus low, heat generation is also reduced accordingly, and the photoelectric switch can be miniaturized.

なお回路構成は図に示す通り複雑となるが、これは最近
のＩＣ技術により不利益をもたらさない。Note that although the circuit configuration is complicated as shown in the figure, this does not pose a disadvantage due to recent IC technology.

さらに、出力信号を定電流化したことにより、出力電圧
も、電源電圧の変動により影響されろことがな（一定と
なる。Furthermore, by making the output signal a constant current, the output voltage is not affected by fluctuations in the power supply voltage (it remains constant).

出力電圧は第３図の場合、トランジスタ７１のベース・
エミッタ間電圧に抵抗７５の両端に生じろ電圧を加えた
ものになるが、抵抗７５を流れろ電流（出力電流）は一
定であるため、出力電圧が一定となる。In the case of FIG. 3, the output voltage is the base voltage of the transistor 71.
This is the sum of the emitter voltage and the voltage generated across the resistor 75, but since the current flowing through the resistor 75 (output current) is constant, the output voltage is constant.

このように出力型； 圧は出力電流と抵抗７５の値でほ
ぼ決まるため、電源電圧の変動の影響をうけず、また遠
距離まで出力信号を伝送する場合などに特にノイズマー
ジンが高くとれるなどのオ聰を得ることができろ。In this way, the output type; the voltage is almost determined by the output current and the value of the resistor 75, so it is unaffected by fluctuations in the power supply voltage and has a particularly high noise margin when transmitting output signals over long distances. I hope you can get help.

なお、この点で従来の光電スイッチでは、抵抗２４と抵
抗７５との比により出力電圧が決まるため、電源電圧の
影響をうけろ出力電圧が一定しないという欠点があった
。In this regard, in the conventional photoelectric switch, since the output voltage is determined by the ratio between the resistor 24 and the resistor 75, there is a drawback that the output voltage is not constant regardless of the influence of the power supply voltage.

又、第２−Ａ図に示した様なＰＮＰ形トシトランジスタ
フ２続する場合にも定電流回路４１は逆方向に電流が流
れないため何んら問題ない。Further, even when two PNP type transistors are connected in series as shown in FIG. 2-A, there is no problem because current does not flow in the opposite direction in the constant current circuit 41.

第２−Ｂ図で示した様なリレー７４を接続する場合にも
同様の理由でリン−７４が復帰不良を起すおそれがない
。Even when the relay 74 shown in FIG. 2-B is connected, there is no risk that the link 74 will fail to return for the same reason.

さらに、第３図及び第４図の回路において定電流回路５
１を用いていることにより、各回路の動作用の電源も定
電流化されている。Furthermore, in the circuits of FIGS. 3 and 4, the constant current circuit 5
1, the power supply for operating each circuit is also made constant current.

そしてンエナダイオード３２により定電圧化されている
ため電源電圧ＶＣＣＯ相当広い範囲にわたって定電流化
され、かつ定電圧化された直流電力を供給することがで
きろことになり、電源電圧ＶＣＣの範囲を広くすること
が可能となる。Since the voltage is regulated by the energy diode 32, it is possible to supply constant current and constant voltage DC power over a considerably wide range of the power supply voltage VCCO. It becomes possible to make it wider.

しかも、この定電流回路５１で消費される電力は、抵抗
３１（第１図）の場合よりも少なくなるので発熱の問題
も回避でき、全体としても低消費電力化及び小形化に寄
与することが可能となる。Moreover, since the power consumed by the constant current circuit 51 is less than that of the resistor 31 (FIG. 1), the problem of heat generation can be avoided, and the overall power consumption can be reduced and the size can be reduced. It becomes possible.

第３図及び第４図におけろコンデンサ４６゜６５は、定
電流回路４１．６１が電源投入時に一定時間遅れて電流
を供給し始めろようにするための遅延用のコンデンサで
ある。In FIGS. 3 and 4, the capacitors 46 and 65 are delay capacitors so that the constant current circuits 41 and 61 start supplying current after a certain time delay when the power is turned on.

一般に光電スイッチでは電源投入と同時に各回路を動作
させろことは困難である。Generally, with photoelectric switches, it is difficult to operate each circuit at the same time as power is turned on.

又、雑音などによる誤動作の防止のために、ある程度の
検出動作遅れ（第５図のＴ１参照）を持たせろようにし
ている。Further, in order to prevent malfunctions due to noise, etc., a certain amount of detection operation delay (see T1 in FIG. 5) is provided.

これらのため第５図に示す様に電源投入直後の短い時間
Ｔ１において、出力トランジスタ２１が反対に動作して
しまう場合が生じろ。For these reasons, as shown in FIG. 5, the output transistor 21 may operate in the opposite direction during a short time T1 immediately after power is turned on.

この第３図及び第４図の実施例では遅延用コンデンサ４
６．６５を用いているため、電源投入直後に、このよう
に出力トランジスタ２１が誤動作したとしても定電流回
路４１は時間Ｔ１より長い時間Ｔ２の間、電流を供給す
ることを停止しているので誤った信号（第５図では点線
で示す）が出力信号として出力されてしまうことがない
。In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the delay capacitor 4
6.65 is used, even if the output transistor 21 malfunctions in this way immediately after the power is turned on, the constant current circuit 41 will stop supplying current for the time T2, which is longer than the time T1. An erroneous signal (indicated by a dotted line in FIG. 5) will not be output as an output signal.

従来の回路（第１図又は第２−Ａ図）で、このような機
能を付加しようとすると、別に特別な回路を設けなけれ
ばならなかったが、この第３図及び第４図の実施例では
定電流回路に単に動作遅延用のコンデンサ４６．６５を
接続するだけで良いので回路構成は極めて簡単である。To add such a function to a conventional circuit (Fig. 1 or 2-A), a separate special circuit had to be provided, but the embodiment shown in Fig. 3 and Fig. 4 The circuit configuration is extremely simple since it is sufficient to simply connect the operation delay capacitor 46.65 to the constant current circuit.

この発明の光電スイッチでは、出力端子に接続されてい
るスイッチング手段がオン−オフいずれか予め定めた一
方の状態のとき、出力端子に定電流回路から定電流を印
加するようにしたので、光電スイッチに接続されろ電源
が変ったり、出力端子に接続さえろ負荷が変動しても、
光電スイッチの内部で消費されろ電力は一定となり、消
費力を低減することができて広範囲の電源電圧にわたっ
て低消費電力で使用でき、そのため小型でコンパクトに
でき、さらに、遅延回路により電源投入時にスイッチン
グ手段が安定状態になるまで定電流回路出力を遅延させ
ろようにしたため、電源投入時の誤動作を防止できる。In the photoelectric switch of the present invention, when the switching means connected to the output terminal is in one of the predetermined states of ON and OFF, a constant current is applied to the output terminal from the constant current circuit. Even if the power supply changes or the load changes when connected to the output terminal,
The power consumed inside the photoelectric switch is constant, and the power consumption can be reduced, allowing use over a wide range of power supply voltages with low power consumption.As a result, it can be made small and compact, and furthermore, the delay circuit allows switching at power-on. Since the constant current circuit output is delayed until the means reaches a stable state, malfunctions can be prevented when the power is turned on.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第１図は従来例を示す回路図、第２−Ａ図及び第２−Ｂ
図は他の従来例の一部をそれぞれ示す回路図、第３図は
本発明の一実施例を示す回路図、第４図は第２の実施例
の一部を示す回路図、第５図は第３図及び第４図の動作
を説明するためのタイムチャートである。 １、計・・光電スイッチ、７・・・制御装置、１１・・
・受光素子、１２・・・交流増巾回路、１３・・・検波
回路、１４・・・スイッチング回路、２１・・・出力ト
ランジスタ、４１，５１．６１・・・定電流回路。Figure 1 is a circuit diagram showing a conventional example, Figures 2-A and 2-B
The figures are circuit diagrams showing a part of other conventional examples, FIG. 3 is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a circuit diagram showing a part of the second embodiment, and FIG. 5 is a circuit diagram showing a part of the second embodiment. is a time chart for explaining the operations in FIGS. 3 and 4. FIG. 1. Meter... photoelectric switch, 7... control device, 11...
- Light receiving element, 12... AC amplification circuit, 13... detection circuit, 14... switching circuit, 21... output transistor, 41, 51.61... constant current circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １ 受光素子と、この受光素子の出力を処理する処理回
路と、この処理回路出力に応じてスイッチングするスイ
ッチング手段と、このスイッチング手段の出力を外部へ
導出する出力端子とを備えた光電スイッチにおいて、 前記スイッチング手段がオン−オフいずれか予め定めた
一方の状態のとき前記出力端子に定電流出力を加える定
電流回路と、電源投入時前記スイッチング手段が安定状
態になるまで前記定電流回路出力を遅延させろ遅延回路
とを備ｔたこと−ｅ％徴とする光電スイッチ。[Claims] 1. A light-receiving element, a processing circuit that processes the output of the light-receiving element, a switching means that performs switching according to the output of this processing circuit, and an output terminal that leads the output of this switching means to the outside. A photoelectric switch comprising: a constant current circuit that applies a constant current output to the output terminal when the switching means is in a predetermined state, either on or off; A photoelectric switch comprising a delay circuit for delaying the output of a constant current circuit.