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JPS5950138B2 - Photoelectric detection circuit - Google Patents
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JPS5950138B2 - Photoelectric detection circuit - Google Patents

Photoelectric detection circuit

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Publication number
JPS5950138B2
JPS5950138B2 JP12428877A JP12428877A JPS5950138B2 JP S5950138 B2 JPS5950138 B2 JP S5950138B2 JP 12428877 A JP12428877 A JP 12428877A JP 12428877 A JP12428877 A JP 12428877A JP S5950138 B2 JPS5950138 B2 JP S5950138B2
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JP
Japan
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voltage
light
light emitting
comparator
line
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JP12428877A
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JPS5457678A (en
Inventor
市造 田上
光 山下
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IHI Corp
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Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は光電検出回路に関する。[Detailed description of the invention] The present invention relates to a photoelectric detection circuit.

光電検出回路は光学エンコーダ、光電スイッチ等に応用
されている。
Photoelectric detection circuits are applied to optical encoders, photoelectric switches, etc.

光学エンコーダは相対位置や変位をデジタル信号に変換
する機器として角度や座標の読取り、同期信号の発生ま
た遠隔制御の操作とモニタ等の制御ループの要素として
用いられており、広く情報機器、測定および観測器、工
作機械、荷役運搬機械に使用されている。
Optical encoders are devices that convert relative positions and displacements into digital signals, and are used as elements of control loops for reading angles and coordinates, generating synchronization signals, and operating and monitoring remote controls, and are widely used in information equipment, measurement, and Used in observation instruments, machine tools, and cargo handling equipment.

はた、光電スイッチは非接触のスイッチとして物体の有
無、位置、位相検出、反射光を利用しての近接スイッチ
、マークセンサ、カーブトレーサ等として広く用いられ
ている。この光学検出回路は供給される電源の質、外部
からのノイズ、検出器自身が発生するノイズ等の影響で
動作が不確実になることがあり、これを防止するために
回路に充分なヒステリシスを持たせるようにしている。
デジタル回路では上記のノイズに対して動作感度を充分
鈍らせてあるので問題にはならないが、微少信号を増幅
するアナログ回路では、ノズルの大きさが信号に対して
1000倍以上にもなり、特にアナログをデジタルに電
圧比較器を介して変換する場合、デジタル回路のスイッ
チング時に発するリンギングノイズが電源を介してアナ
ログ信号に入り、それを比較器が検出して、デジタル回
路が動作するという閉ループを形成し、発振を起こしや
すい。第1図は従来の光電検出回路の一例を示したもの
である。
In addition, photoelectric switches are widely used as non-contact switches for detecting the presence, position, and phase of objects, as well as proximity switches using reflected light, mark sensors, curve tracers, and the like. The operation of this optical detection circuit may become uncertain due to the quality of the power supplied, external noise, noise generated by the detector itself, etc. To prevent this, sufficient hysteresis is provided in the circuit. I try to have it.
In digital circuits, the operational sensitivity to the above noise is sufficiently reduced, so this is not a problem, but in analog circuits that amplify minute signals, the size of the nozzle is more than 1000 times larger than the signal. When converting analog to digital via a voltage comparator, the ringing noise generated when the digital circuit switches enters the analog signal via the power supply, which is detected by the comparator, forming a closed loop in which the digital circuit operates. and easily cause oscillation. FIG. 1 shows an example of a conventional photoelectric detection circuit.

この図において電圧Vccは電流制限抵’抗3を介して
装置光源である発光ダイオード4に至り、これを駆動す
る。発光ダイオード4の光はエンコーダ符号板または物
体5およびスリット6を通過してフォト・トランジスタ
7に入射する。フォト・トランジスタ7の出力端P1の
電圧は抵・抗8および10によりmとなり、電圧比較器
9の非反転入力に加わる。また、固定抵抗1および可変
抵抗2とで決められた電圧nは基準電圧として電圧比較
器9の反転入力に加わる。いま、電圧mが電圧nより大
きいと電圧比較器9の出力ばフ1”となり、この出力゛
1”はカウンタ等のデジタル回路(図示せず)に加わる
。また、これと同時に電圧Vccの電源(図示せず)か
らの電流は抵抗12、11、10と流れ、点P、の電圧
は電圧mに抵抗12、11、10によつて決まるヒステ
カフシス電圧が加わつたものとなる。この方式の欠点は
電圧比較器9およびライン1、に接続するデジタル回路
(図示せず)のスイッチング時に発するノイズが電源ラ
イン11に乗り、このノイズがフオト・トランジスタ7
および抵抗12,11,10を介して点P1に至り、電
圧比較器9がこれによつて動作してしまうということで
ある。この欠点に対しては、フオト・トランジスタ7お
よび抵抗12,11,10のノイズ伝達特性が公称特性
と異質であり、わからないので補償対策がたたない。こ
の発明は上記の点に鑑みてなされたもので、ノイズの影
響を受けない確実な動作をする光電検,出回路を提供し
ようとするものである。
In this figure, voltage Vcc reaches a light emitting diode 4, which is the light source of the device, via a current limiting resistor 3, and drives it. The light from the light emitting diode 4 passes through the encoder code plate or object 5 and the slit 6 and enters the phototransistor 7 . The voltage at the output terminal P1 of the phototransistor 7 becomes m due to the resistors 8 and 10, and is applied to the non-inverting input of the voltage comparator 9. Further, the voltage n determined by the fixed resistor 1 and the variable resistor 2 is applied to the inverting input of the voltage comparator 9 as a reference voltage. Now, when the voltage m is greater than the voltage n, the output of the voltage comparator 9 becomes ``1'', and this output ``1'' is applied to a digital circuit (not shown) such as a counter. At the same time, a current from a power source (not shown) with voltage Vcc flows through resistors 12, 11, and 10, and the voltage at point P is the voltage m plus the hysteresis voltage determined by resistors 12, 11, and 10. It becomes ivy. The disadvantage of this method is that the noise generated during switching of the digital circuit (not shown) connected to the voltage comparator 9 and the line 1 is transferred to the power supply line 11, and this noise is transferred to the phototransistor 7.
The voltage reaches the point P1 via the resistors 12, 11, and 10, and the voltage comparator 9 is thereby activated. Regarding this drawback, since the noise transmission characteristics of the photo transistor 7 and the resistors 12, 11, and 10 are different from the nominal characteristics and are unknown, no compensation measures can be taken. The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide a photoelectric detection/output circuit that operates reliably and is not affected by noise.

この発明によれば光検出器として光電池を用い、発光器
からの光電池の起電力に変え、この起電力と基準電圧と
を比較し、起電力が大きい場合それを上記発光器に正帰
還して回路にビスセリン2ス特性を持たせるようにして
いる。
According to this invention, a photovoltaic cell is used as a photodetector, the electromotive force of the photovoltaic cell is converted from a light emitter, and this electromotive force is compared with a reference voltage, and if the electromotive force is large, it is fed back positively to the light emitter. The circuit is designed to have bisserin 2 gas characteristics.

そして、上記光センサー(光電池)を電源ラインとは一
方(コモンライン)でのみ接続し、他方(Vccライン
)とは無縁にすることで、ノイズの影響を受けないよう
にしている。以下、この発明を添付図面の一実施例にも
とづいて詳しく説明する。
The optical sensor (photovoltaic cell) is connected to the power supply line only on one side (common line) and is disconnected from the other side (Vcc line), thereby avoiding the influence of noise. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on one embodiment of the accompanying drawings.

第2図において電源ライン(Vccライン) 11には
電圧Ccが導かれており、このライン11に電流制限抵
抗3を介して接続されている発光ダイオード4を駆動す
る。
In FIG. 2, a voltage Cc is led to a power supply line (Vcc line) 11, and drives a light emitting diode 4 connected to this line 11 via a current limiting resistor 3.

発光ダイオード4から発する光はエンコーダの符号板ま
たは物体5およびスリツト6を通過してシリコン光電素
子(光電池)14に入射し、この素子14に起電力を発
生させる。シリコン光電素子14は一方の端子が電圧比
較器9の非反転入力端に、他方の端子が電源ライン(コ
モンライン) 13に接続されてる。また、、Dシリコ
ン光電素子14にはこれと並列に電流電,一・゜;と換
抵抗15が接続されている。シリコン光電素Jl4の起
電力はこの抵抗15を介して電圧m1となり電圧比較器
9の非反転入力端に加わる。電源ライン11には基準電
圧固定抵抗1および基準電圧可変抵抗2が直列に接続さ
れている。
The light emitted from the light emitting diode 4 passes through the code plate or object 5 of the encoder and the slit 6 and enters the silicon photoelectric element (photocell) 14, which causes the element 14 to generate an electromotive force. One terminal of the silicon photoelectric element 14 is connected to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 9, and the other terminal is connected to the power supply line (common line) 13. Further, a current-voltage converter resistor 15 is connected in parallel to the D silicon photoelectric element 14. The electromotive force of the silicon photoelectric element Jl4 becomes a voltage m1 via this resistor 15 and is applied to the non-inverting input terminal of the voltage comparator 9. A reference voltage fixed resistor 1 and a reference voltage variable resistor 2 are connected in series to the power supply line 11.

また、これら抵抗1,2の中間点P2はライン14を介
して電圧比較器9の反転入力端に接続されている。これ
により、電圧Ccは点P2において電圧n1となり、こ
の電圧n1は電圧比較器9における比較基準電圧として
、ライン14を介して電圧比較器9の反転入力に加わる
。電圧比較器9はシリコン光電素子14からの電圧m1
および基準電圧n1を比較し、m1〉n1の場合は信号
8rを、また、m1くn1の場合は信号゛0”を出力し
、ライン12に導く。
Further, a midpoint P2 between these resistors 1 and 2 is connected to an inverting input terminal of a voltage comparator 9 via a line 14. As a result, the voltage Cc becomes the voltage n1 at the point P2, and this voltage n1 is applied to the inverting input of the voltage comparator 9 via the line 14 as a comparison reference voltage in the voltage comparator 9. Voltage comparator 9 receives voltage m1 from silicon photoelectric element 14.
and a reference voltage n1, and when m1>n1, a signal 8r is outputted, and when m1<n1, a signal ``0'' is outputted and guided to a line 12.

このライン12にはカウンタ等のデジタル回路(図示せ
ず)が接続される。また、このライン12は帰還制限抵
抗13を介して発光ダイオード4のアノードに接続され
ている。更に、このライン12はプルアツプ抵抗12を
介して電源ライン11にも接続されている。いま、電圧
比較器9の出力信号力びO”から”1゛に変化したとす
ると、電源ライン11からはプルアツプ抵抗12および
帰還制限抵抗13を介して帰還電流が発光ダイオード4
に流れ込む。このため発光ダイオード4へ流れ込む電流
は電流制限抵抗3を通過してくるものと、プルアツプ抵
抗12および帰還制限抵抗13を通過してくるものの和
となつて増大する。これにより、発光ダイオード4の発
光量が増大し、シリコン光電素子14の起電力も増大し
、その結果電圧比較器9の出力としてはヒステリシスを
持つことになる。第3図はこの発明の他の実施例を示し
たものである。この実施例においては基準電圧n1の値
が光電池14からの電圧m1に応じて変化するようにし
ている。
A digital circuit (not shown) such as a counter is connected to this line 12. Further, this line 12 is connected to the anode of the light emitting diode 4 via a feedback limiting resistor 13. Furthermore, this line 12 is also connected to the power supply line 11 via a pull-up resistor 12. Now, if the output signal strength of the voltage comparator 9 changes from O'' to 1, a feedback current flows from the power supply line 11 through the pull-up resistor 12 and the feedback limiting resistor 13 to the light emitting diode 4.
flows into. Therefore, the current flowing into the light emitting diode 4 increases as the sum of the current passing through the current limiting resistor 3, the pull-up resistor 12, and the feedback limiting resistor 13. As a result, the amount of light emitted by the light emitting diode 4 increases, and the electromotive force of the silicon photoelectric element 14 also increases, and as a result, the output of the voltage comparator 9 has hysteresis. FIG. 3 shows another embodiment of the invention. In this embodiment, the value of the reference voltage n1 is changed according to the voltage m1 from the photovoltaic cell 14.

すなわち、電源ライン11には電流制限抵抗16を介し
て発光ダイオード17が接続されており、この発光ダイ
オード17は電源ライン11から与えられる電圧により
発光する。この光はエンコーダの符号板または物体18
およびスリツト19を通過してシリコン光電素子20に
入射する。このシリコン光電素子20は一方の端子が電
圧比較器9の反転入力端に、また他方の端子が電源ライ
ン13と接続されている。また、可変抵抗21が並列に
接続されている。エンコーダの符号板または物体18は
エンコーダの符号板または物体5と連通するように、か
つこれを通過する光の増減がエンコーダの符号板または
物体5を通過する光の増減と逆位相になるように設置さ
れる。すなわち、シリコン光電素子14に入射される光
量が増すときはシリコン光電素子20に入射される光量
は減り、反対にシリコン光電素子14に入射される光量
が減るときはシリコン光電素子20に入射される効量が
増するようにする。これにより電圧比較器9に入力され
る電圧M,およびN,は、電圧M,が増すとき電圧N,
は減り、反対に電圧mlが減るときは電圧N,は増すよ
うになり、電圧比較器9はプツシユプル駆動する。電圧
比較器9の帰還電流は第2図に示した実施例と同様に抵
抗13を介して発光ダイオード4に流れ込む。かかる構
造では、電圧比較器9の2つの入力回路がほぼ同じ構成
で、外乱等によるノイズは同様に伝わり電圧比較器9の
同相除去作用で打ち消されるようになる。以上説明した
ようにこの発明によれば、光センサとしてフオト・トラ
ンジスタを使用せずにシリコン光電素子等の光電池を使
用するようにして、光センサと電源とを一方(コモンラ
イン)のみで接続するようにし、また、ヒステリシス特
性を持たせるための比較器の正帰還を発光器側にかける
ようにしたため、電源ラインから比較器へのノイズの流
入を防ぐことができ、回路の動作を確実にすることがで
きるという効果がある。
That is, a light emitting diode 17 is connected to the power line 11 via a current limiting resistor 16, and the light emitting diode 17 emits light due to the voltage applied from the power line 11. This light is the code plate of the encoder or the object 18
The light then passes through the slit 19 and enters the silicon photoelectric element 20 . This silicon photoelectric element 20 has one terminal connected to the inverting input terminal of the voltage comparator 9, and the other terminal connected to the power supply line 13. Further, a variable resistor 21 is connected in parallel. The encoder code plate or object 18 is in communication with the encoder code plate or object 5 and such that the increase or decrease of light passing through it is in opposite phase to the increase or decrease of light passing through the encoder code plate or object 5. will be installed. That is, when the amount of light incident on the silicon photoelectric element 14 increases, the amount of light incident on the silicon photoelectric element 20 decreases, and conversely, when the amount of light incident on the silicon photoelectric element 14 decreases, the amount of light incident on the silicon photoelectric element 20 decreases. Increase efficacy. As a result, the voltages M and N input to the voltage comparator 9 are such that when the voltage M increases, the voltage N,
On the contrary, when the voltage ml decreases, the voltage N increases, and the voltage comparator 9 is driven in a push-pull manner. The feedback current of the voltage comparator 9 flows into the light emitting diode 4 via the resistor 13 as in the embodiment shown in FIG. In such a structure, the two input circuits of the voltage comparator 9 have substantially the same configuration, and noise due to disturbance etc. is transmitted in the same manner and is canceled out by the common mode removal action of the voltage comparator 9. As explained above, according to the present invention, a photovoltaic cell such as a silicon photoelectric element is used as an optical sensor instead of a phototransistor, and the optical sensor and the power source are connected only through one side (common line). In addition, the positive feedback of the comparator to provide hysteresis characteristics is applied to the light emitter side, which prevents noise from flowing into the comparator from the power supply line, ensuring reliable circuit operation. It has the effect of being able to

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

第1図は従来の光電検出回路の一例を示すプロツク図、
第2図はこの発明の一実施例を示すブカツク図、第3図
はこの発明の他の実施例を示すプロツク図である。 4,7・・・・・・発光ダイオード、5,18・・・・
・・エンコーダの符号板または物体、6,9・・・・・
・スリツト、7 ・・・・・・フオト・トランジスタ、
14,20・・・・・・シリコン光電素子、9 ・・・
・・・電圧比較器。
Figure 1 is a block diagram showing an example of a conventional photoelectric detection circuit.
FIG. 2 is a block diagram showing one embodiment of the invention, and FIG. 3 is a block diagram showing another embodiment of the invention. 4, 7... Light emitting diode, 5, 18...
...Encoder code plate or object, 6,9...
・Slit, 7...Photo transistor,
14,20...Silicon photoelectric element, 9...
...Voltage comparator.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 入力される電気信号に応じた光量を発光する発光手
段と、該発光手段からの光を受光し、その受光量に応じ
た起電力を発生する光電池と、該光電池の出力と基準電
圧とを比較し、両信号の大小に応じて2値的な出力を生
じる比較器とを具え、該比較器の出力信号を前記発光手
段の入力に正帰還するようにした光電検出回路。
1. A light emitting means that emits an amount of light according to an input electrical signal, a photovoltaic cell that receives light from the light emitting means and generates an electromotive force according to the amount of received light, and an output of the photovoltaic cell and a reference voltage. A photoelectric detection circuit comprising a comparator that compares the two signals and generates a binary output depending on the magnitude of the two signals, and positively feedbacks the output signal of the comparator to the input of the light emitting means.
JP12428877A 1977-10-17 1977-10-17 Photoelectric detection circuit Expired JPS5950138B2 (en)

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