JPH07104161B2 - Level sensor - Google Patents
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- JPH07104161B2 JPH07104161B2 JP1323788A JP32378889A JPH07104161B2 JP H07104161 B2 JPH07104161 B2 JP H07104161B2 JP 1323788 A JP1323788 A JP 1323788A JP 32378889 A JP32378889 A JP 32378889A JP H07104161 B2 JPH07104161 B2 JP H07104161B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、測量における2点間の高低を判別するレベル
センサに係り、特に測定点の一方に設置したレーザ光源
からのレーザ光源を受けて、レーザ光源との高低(レベ
ル)を比較するレベルセンサに関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a level sensor for discriminating the height between two points in a survey, and in particular, it receives a laser light source from a laser light source installed at one of the measurement points. , A level sensor for comparing the level with a laser light source.
近年、2点間の水準測量をする場合、測定点の一方にレ
ーザ光源を設置し、他方にレーザ光線を受けて光源に対
する高低を比較するレベルセンサを用いることがある。
従来のこの種のレベルセンサは、第6図に示したように
なっている。In recent years, when performing leveling between two points, a laser light source may be installed at one of the measurement points and a level sensor that receives a laser beam and compares the height with respect to the light source may be used at the other.
A conventional level sensor of this type is as shown in FIG.
第6図において、レベルセンサ10は、1つの面が受光面
12となっていて、この受光面12に縦長にした長方形の受
光部14が設けてある。受光面12の前方には、図示しない
レーザ光源が設置してあり、レーザ光16が矢印18に示し
たように、水平面内を一定の周期で旋回している。In FIG. 6, one surface of the level sensor 10 is a light receiving surface.
The light receiving surface 12 is provided with a vertically long rectangular light receiving portion 14. A laser light source (not shown) is installed in front of the light receiving surface 12, and the laser light 16 is rotated in a constant cycle in a horizontal plane as shown by an arrow 18.
また、レベルセンサ10は、受光面12と異なった面に液晶
からなる表示器20が設けられている。表示器20は、第7
図に示したように、レーザ光16が受光部14の上下方向中
央により上方を通過したときに、レベルセンサを上方に
移動させる指示を表示する上向き矢印22、レーザ光16が
受光部14の上下方向中央を通過したことを表示するバー
24、レーザ光16が受光部14の上下方向中央部より下方を
通過したときに、レベルセンサを下方に移動させる指示
を表示する下向き矢印26とからなっている。Further, the level sensor 10 is provided with a display 20 made of liquid crystal on a surface different from the light receiving surface 12. The display 20 is the seventh
As shown in the figure, when the laser beam 16 passes above the center of the light receiving unit 14 in the vertical direction, an upward arrow 22 indicating an instruction to move the level sensor upward, the laser beam 16 moves up and down the light receiving unit 14. A bar indicating that the center of the direction has been passed
24, and a downward arrow 26 that displays an instruction to move the level sensor downward when the laser beam 16 passes below the center of the light receiving unit 14 in the vertical direction.
しかし、上記した従来のレベルセンサ10は、レーザ光16
が受光部14の上下方向中央を横切ったときだけレベルを
求められるようになっており、レーザ光16が受光部14の
上下方向中央を通過するように、レベルの測定に際し
て、レベルセンサを上下動させて正しい位置に合わせの
必要があり、作業が煩雑であるばかりでなく、多くの時
間を必要とする。このため、凹凸の多い土地を造成する
場合などにおいては、土地を掘削するときのレベルセン
サを頻繁に使用する必要があるところから、レベル測定
のために作業工数が多くなるとともに、測定に多くの時
間がかかるため、工事の迅速な進行を阻害する要因とな
っている。However, the conventional level sensor 10 described above is
The level can be obtained only when the laser beam crosses the vertical center of the light receiving section 14, and the level sensor is moved up and down when measuring the level so that the laser beam 16 passes through the vertical center of the light receiving section 14. Therefore, not only the work is complicated but also a lot of time is required. For this reason, when creating a land with many irregularities, it is necessary to frequently use the level sensor when excavating the land. Since it takes time, it is a factor that hinders the rapid progress of construction.
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、レベル測定の工数の減少が図れ、レベル測定
を容易に行うことができるレベルセンサを提供すること
を目的としている。The present invention has been made to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, and an object of the present invention is to provide a level sensor that can reduce the number of steps for level measurement and can easily perform level measurement.
上記の目的を達成するために、本発明に係るレベルセン
サは、光源からの光線を検知して電気信号を出力する受
光素子列からなる光センサと、各受光素子の断続する前
記電気信号のみを通過させるコンデンサと、コンデンサ
通過後、順次マルチプレクサにより出力される断続する
電気信号を、少なくともトランジスタ3段で構成され飽
和出力からなる矩形波を発生する増幅器と、発生した矩
形波のエッジを捉え、演算制御回路からの読み出し要求
があるまでこれを保持する単安定マルチバイブレータか
らなる信号保持回路と、前記マルチプレクサに対しては
チャンネル選択信号を与えるとともに、前記信号保持回
路に対しては、保持とリセット制御をくり返し、ハイま
たはロウの信号保持回路からの出力の順次読み込みを行
う演算制御回路とを有することを特徴とする。In order to achieve the above object, the level sensor according to the present invention includes an optical sensor including a light receiving element array that detects a light beam from a light source and outputs an electric signal, and only the electric signal that is intermittent for each light receiving element. Capacitor for passing, and for the intermittent electric signal output by the multiplexer after passing through the capacitor, an amplifier for generating a rectangular wave composed of at least three stages of transistors and a saturated output, and an edge of the generated rectangular wave, and calculating A signal holding circuit consisting of a monostable multivibrator that holds the read request from the control circuit, and a channel selection signal to the multiplexer, and holding and reset control to the signal holding circuit. And an operation control circuit that sequentially reads the output from the high or low signal holding circuit. Characterized in that it has.
上記の如く構成した本発明は、光センサが複数の受光素
子からなっているため、光センサにレーザ光などの光線
が入射してくると、光線が当たった受光素子のみが電気
信号を出力する。そして、光センサの各受講素子が接続
してあるマルチプレクサは、演算制御回路からのチャン
ネル選択信号を受けて、各受光素子の検出信号を順次出
力し、信号保持回路に入力する。信号保持回路は、マル
チプレクサから入力してきた信号を、演算制御回路が読
み取るまで保持する。そして、演算制御回路は、信号保
持回路から読み出した各受光素子の検出信号に基づい
て、光線が光センサのどの位置を横切ったかを算出す
る。According to the present invention configured as described above, since the light sensor is composed of a plurality of light receiving elements, when a light beam such as a laser beam is incident on the light sensor, only the light receiving element hit by the light beam outputs an electric signal. . Then, the multiplexer to which each learning element of the optical sensor is connected receives the channel selection signal from the arithmetic control circuit, sequentially outputs the detection signal of each light receiving element, and inputs the detection signal to the signal holding circuit. The signal holding circuit holds the signal input from the multiplexer until the arithmetic control circuit reads it. Then, the arithmetic control circuit calculates which position of the optical sensor the light beam crosses based on the detection signal of each light receiving element read from the signal holding circuit.
従って、光源とレベルセンサとの高低とその程度を容易
に判断することができ、レベル測定の工数が減少してレ
ベル測定を容易、迅速に行え、土地造成などの工事の促
進を図ることができる。Therefore, it is possible to easily judge the height of the light source and the level sensor and the degree thereof, and the number of man-hours for level measurement is reduced, so that level measurement can be performed easily and quickly, and construction such as land preparation can be promoted. .
本発明に係るレベルセンサの好ましい実施例を、添付図
面に従って詳説する。A preferred embodiment of the level sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
第1図は、本発明の実施例に係るレベルセンサのブロッ
ク図である。FIG. 1 is a block diagram of a level sensor according to an embodiment of the present invention.
レベルセンサ30は、光センサ32が詳細を後述するよう
に、複数の受光素子34によって構成されている。各受光
素子34は、一方の端子が直流電源に接続してあり、他方
の端子が負荷抵抗RLを介して接地してあるとともに、直
流成分をカットする結合コンデンサCCを介してアナログ
マルチプレクサ(以下、単にマルチプレクサと称する)
36A〜36Mの入力端子に接続してあり、レーザ光等の光線
が入射すると電気信号をマルチプレクサ36A〜36Mに入力
する。The level sensor 30 is composed of a plurality of light receiving elements 34, as the optical sensor 32 will be described later in detail. Each light receiving element 34 has one terminal connected to a DC power source, the other terminal grounded via a load resistance RL, and an analog multiplexer (via a coupling capacitor C C for cutting a DC component). Hereinafter referred to simply as a multiplexer)
It is connected to the input terminals of 36 A to 36 M , and when a light beam such as a laser beam is incident, it inputs an electric signal to the multiplexers 36 A to 36 M.
マルチプレクサ36A〜36Mは、1つの出力端子Sと8個ま
たは16個の入力端子(チャンネル)を有し、各入力端子
のそれぞれに結合コンデンサCCを介して受光素子34が接
続してある。そして、各マルチプレクサ36A〜36Mの出力
端子Sは、受光素子34が出力する検出信号を増幅する増
幅器38A〜38Mの入力端子に接続してある。また、マルチ
プレクサ36A〜36Mは、マイクロコンピュータからなる演
算制御回路42からチャンネル選択信号を受けるようにな
っており、演算制御回路42からのチャンネル選択信号に
よって、各入力端子の出力端子Sへの接続が順次切り換
えられ、各入力端子に接続してある受光素子34の出力信
号を順次増幅器38A〜38Mに入力する。Each of the multiplexers 36 A to 36 M has one output terminal S and eight or 16 input terminals (channels), and the light receiving element 34 is connected to each of the input terminals via a coupling capacitor C C. . Then, the output terminal S of the multiplexer 36 A ~ 36 M are is coupled to the input terminal of the amplifier 38 A to 38 DEG M for amplifying the detection signal receiving element 34 is output. Further, the multiplexers 36 A to 36 M are adapted to receive a channel selection signal from the arithmetic control circuit 42 composed of a microcomputer, and the channel selection signal from the arithmetic control circuit 42 causes the input terminals to output the output terminal S. The connection is sequentially switched, and the output signal of the light receiving element 34 connected to each input terminal is sequentially input to the amplifiers 38 A to 38 M.
増幅器38A〜38Mの出力側は、例えば単安定マルチバイブ
レータなどからなる信号保持回路40A〜40Mの入力側に接
続してあり、マルチプレクサ36A〜36Mが出力した信号を
増幅して波形を整形し、信号保持回路40A〜40Mに入力す
る。各信号保持回路40A〜40Mは、増幅器38A〜38Mから信
号が入力してくると、予め定められた時間だけその信号
を保持し、演算制御回路42からの読出信号を受けて、保
持している信号を同時に演算制御回路42に出力する。演
算制御回路42は、各信号保持回路40A〜40Mから入力して
きた信号に基づき、光線が当たった受光素子34、すなわ
ち光センサ32のどの位置を光線が通過したかを演算して
求め、演算結果を表示装置60に出力して表示する。The output side of the amplifiers 38 A to 38 M is connected to the input side of the signal holding circuit 40 A to 40 M including, for example, a monostable multivibrator, and amplifies the signals output from the multiplexers 36 A to 36 M. Shape the waveform and input it to the signal holding circuits 40 A to 40 M. Each signal holding circuit 40 A to 40 M, when the signal from the amplifier 38 A to 38 DEG M comes to enter, holds the signal by a predetermined time, receiving a read signal from the arithmetic control circuit 42, The held signals are simultaneously output to the arithmetic control circuit 42. The arithmetic control circuit 42, based on the signal input from each of the signal holding circuits 40 A ~ 40 M , the light receiving element 34 hit by the light beam, that is, by calculating which position of the optical sensor 32 the light beam has passed, The calculation result is output to the display device 60 and displayed.
光センサ32は、第2図に示したように、複数の受光素子
34A〜34Nからなっている。各受光素子34A〜34Nは、例え
ばそれぞれが長さl、幅b、厚さtの直方体状に形成さ
れ、幅方向が光センサ32の高さ(長さ)方向となるよう
に、相互に接触させられて一列に配置される。そして、
各受光素子34A〜34Nは、長さ方向の中央部が感光部44と
なっていて、感光部44の両端に電極部46、48が形成して
ある。The optical sensor 32, as shown in FIG.
It consists of 34 A to 34 N. Each of the light receiving elements 34 A to 34 N is formed, for example, in a rectangular parallelepiped shape having a length l, a width b, and a thickness t, and the width direction is the height (length) direction of the optical sensor 32. Are placed in line with each other. And
Each of the light receiving elements 34 A to 34 N has a photosensitive portion 44 at the center in the length direction, and electrode portions 46 and 48 are formed at both ends of the photosensitive portion 44.
受光素子34A〜34Nは、光線を検出することができる大き
さを有していればよく、長さlが数mm(例えば5mm)、
幅bが1mmのものを使用することができる。レベルセン
サ30の精度を上げたい場合には、受光素子34の幅を1mm
以下にすることが望ましいが、許容誤差が数mm程度であ
れば1mm幅の素子で充分である。そして、受光素子34
は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、フォトダ
ーリントントランジスタ等の光信号を電気信号に変換す
るものであって、結晶性であるか非結晶性であるかを問
わない。The light receiving elements 34 A to 34 N need only have a size capable of detecting a light beam, and the length l is several mm (for example, 5 mm),
A width b of 1 mm can be used. If you want to improve the accuracy of the level sensor 30, set the width of the light receiving element 34 to 1 mm.
Although it is desirable to set it to the following, a device with a width of 1 mm is sufficient if the tolerance is about several mm. Then, the light receiving element 34
Is for converting an optical signal of a photodiode, a phototransistor, a photo Darlington transistor, or the like into an electric signal, which may be crystalline or amorphous.
なお、光センサ32の長さhは、数10mm以上が望ましく、
できれば80mm以上、充分な長さ160mm以上である。The length h of the optical sensor 32 is preferably several tens mm or more,
If possible, it should be at least 80 mm and a sufficient length of at least 160 mm.
上記の如く構成した実施例の作用は、次のとおりであ
る。The operation of the embodiment configured as described above is as follows.
図示しない光源からの光線(レーザ光)は、所定の周期
をもって旋回している。そして、レベルセンサ30は、電
源が投入されると演算制御回路42が作動し、一定の周
期、例えばレーザ光の旋回周期に同期してマルチプレク
サ36A〜36Mにチャンネル選択信号を送出する。各マルチ
プレクサ36A〜36Mは、演算制御回路42から最初のチャン
ネル選択信号が入力してくると、第1番目の入力端子と
出力端子Sとがオン状態となり、1番目の入力端子に接
続してある受光素子34の検出信号を増幅器38A〜38Mに送
る。A light beam (laser light) from a light source (not shown) revolves at a predetermined cycle. Then, the level sensor 30, power is the arithmetic control circuit 42 is actuated on, sends a constant period, the channel selection signal, for example in synchronization with the turning period of the laser light to the multiplexer 36 A ~ 36 M. When the first channel selection signal is input from the arithmetic and control circuit 42, each of the multiplexers 36 A to 36 M turns on the first input terminal and the output terminal S, and connects to the first input terminal. The detection signal of the light receiving element 34 is sent to the amplifiers 38 A to 38 M.
各増幅器38A〜38Mは、マルチプレクサ36A〜36Mが出力し
た受光素子34の検出信号を増幅して波形整形し、光線が
当たった受光素子34の出力信号は「H」(ハイ)、光線
が当たらなかった受光素子34の出力信号は「L」(ロ
ウ)として信号保持回路40A〜40Mに送る。信号保持回路
40A〜40Mは、演算制御回路42が増幅器38A〜38Mの出力し
た信号を取り込むことができるように一定時間保持す
る。この信号保持回路40A〜40Mによる信号の保持は、次
の理由による。Each of the amplifiers 38 A to 38 M amplifies the detection signal of the light receiving element 34 output from the multiplexers 36 A to 36 M to shape the waveform, and the output signal of the light receiving element 34 hit by the light beam is “H” (high), the output signal of the light receiving element 34 which light is not hit and sends it to the signal holding circuit 40 a to 40 M as "L" (low). Signal holding circuit
40 A to 40 M are held for a certain period of time so that the arithmetic and control circuit 42 can capture the signals output from the amplifiers 38 A to 38 M. The signals are held by the signal holding circuits 40 A to 40 M for the following reason.
光源から出射される光線は所定の周期をもって旋回して
いるため、光線が光センサ32を横切る時間が極めて短
く、ある受光素子34Iに光線が入射したとしても、光線
が当たっていない時間の方がはるかに長い。このため、
マルチプレクサ36A〜36Mは、受光素子34から検出信号が
到達するまで待っていなければならず、また演算制御回
路42が受光素子34に光線が入射したか否か(信号保持回
路40A〜40Mが保持している信号が「H」か「L」か)を
判断するまで信号を保持する必要があることによる。Since the light beam emitted from the light source is rotated in a predetermined cycle, the time when the light beam crosses the optical sensor 32 is extremely short, and even when the light beam is incident on a certain light receiving element 34 I , the light beam does not hit the light receiving element 34 I. Is much longer. For this reason,
The multiplexers 36 A to 36 M must wait until the detection signal arrives from the light receiving element 34, and whether the arithmetic control circuit 42 has entered the light receiving element 34 with a light beam (signal holding circuits 40 A to 40 M). This is because it is necessary to hold the signal until it is judged whether the signal held by M is “H” or “L”.
すなわち、光線は、一般に0.1秒〜1秒程度の周期で旋
回している。従って、光線の1回の旋回中に光線が光セ
ンサ32を横切る時間は、レベルセンサ30と光源との距離
が100mであるとすると数μ秒である。このため、マルチ
プレクサ36A〜36Mは、選択されたチャンネルに接続して
ある受光素子34の光線が当たったときの受光素子34の検
出信号を増幅器38に入力するために、光線が光センサ32
を横切るまで、すなわち0.1秒〜1秒程度の間選択され
たチャンネルをオンしておく必要がある。しかも、増幅
器38が増幅する受光素子34の光線検出信号は数μ秒であ
り、演算制御回路42が受光素子34に光線が入射したか否
かを判断できる0.1秒〜1秒程度の間、受光素子34が出
力した信号を保持しておく必要があることによる。That is, the light ray generally turns in a cycle of about 0.1 second to 1 second. Therefore, the time for which the light beam crosses the optical sensor 32 during one turn of the light beam is several microseconds when the distance between the level sensor 30 and the light source is 100 m. Therefore, since the multiplexers 36 A to 36 M input the detection signal of the light receiving element 34 when the light ray of the light receiving element 34 connected to the selected channel hits the amplifier 38, the light rays are transmitted to the optical sensor 32.
It is necessary to turn on the selected channel until it crosses over, that is, for about 0.1 second to 1 second. Moreover, the light beam detection signal of the light receiving element 34 amplified by the amplifier 38 is several microseconds, and the light receiving element 34 receives light for about 0.1 second to 1 second at which the arithmetic control circuit 42 can determine whether or not a light ray is incident on the light receiving element 34. This is because it is necessary to hold the signal output by the element 34.
各信号保持回路40A〜40Mは、演算制御回路42から読出信
号を受けて、保持していた信号を同時に演算制御回路42
に送出する。演算制御回路42は、信号保持回路40A〜40M
から信号を受け取ると、信号保持回路40A〜40Mにクリア
信号を送って保持している信号をクリアする。そして、
演算制御回路42は、信号保持回路40A〜40Mから入力して
きた信号のレベル「H」、「L」を調べ、その結果を図
示しないメモリに受光素子と対応させて格納する。Each of the signal holding circuits 40 A to 40 M receives the read signal from the arithmetic control circuit 42 and simultaneously holds the held signals at the same time.
Send to. The arithmetic control circuit 42 is a signal holding circuit 40 A to 40 M.
Upon receiving a signal from, it clears the signal in the signal holding circuit 40 A to 40 M holds send clear signal. And
Arithmetic and control circuit 42, the level of the signals that have entered from the signal holding circuit 40 A to 40 M "H", examines the "L", and stores in correspondence with the light receiving elements in a memory (not shown) results.
また、演算制御回路42は、信号保持回路40A〜40Mにクリ
ア信号を送ると同時に、マルチプレクサ36A〜36Mにチャ
ンネル選択信号を送り、各マルチプレクサ36A〜36Mの1
番目の入力端子と出力端子Sとをオフするとともに、2
番目の入力端子と出力端子Sとをオンし、2番目の入力
端子に接続してある受光素子34の検出信号を増幅器38A
〜38Mに入力させる。The arithmetic control circuit 42, and at the same time sends a clear signal to the signal holding circuit 40 A to 40 M, sends a channel selection signal to the multiplexer 36 A ~ 36 M, 1 of each multiplexer 36 A ~ 36 M
Turn off the second input terminal and output terminal S, and
The second input terminal and the output terminal S are turned on, and the detection signal of the light receiving element 34 connected to the second input terminal is fed to the amplifier 38 A.
Input to ~ 38 M.
以下、同様にしてマルチプレクサ36A〜36Mの最後の入力
端子に接続した受光素子34の出力信号の状態を読み込ん
だ後、光線が光センサ32に当たったか否か、光センサ32
の光線が通過した位置、光線の光径、光線が通過した位
置の光センサ32の中央からの距離等を求め、表示装置60
に出力して表示する。Hereinafter, after reading the state of the output signal of the light receiving element 34 connected in a similar manner to the last input terminal of the multiplexer 36 A ~ 36 M, whether the light rays strike the light sensor 32, light sensor 32
Of the position where the ray of light passes, the diameter of the ray of light, the distance from the center of the optical sensor 32 at the position of the ray of light, and the like, and the display device 60
Output to and display.
このように、実施例のレベルセンサ30は、光センサ32上
の光線が通過した位置を求めて表示装置60に表示するた
め、光線が当たった光センサ32の位置を直ちに読み取る
ことができ、レベル測定の工数を削減でき、測定を容
易、迅速に行える。この結果、土地造成などの工事の工
数を減少でき、工事の促進を図ることができる。In this way, the level sensor 30 of the embodiment obtains the position on the light sensor 32 through which the light beam passes and displays it on the display device 60, so that the position of the light sensor 32 on which the light beam hits can be read immediately, and the level The number of measurement steps can be reduced, and measurement can be performed easily and quickly. As a result, the man-hours for construction such as land preparation can be reduced and the construction can be promoted.
しかも、光線の通過位置が光センサ32の上下方向中央か
らどれだけ離れているかを即座に知ることができるばか
りでなく、光センサ32の任意の受光素子34を基準点とし
た光線の通過位置をも求めることができる。また、光線
が当たった受光素子34の数から、光線の直径を知ること
ができ、光線の大きさが正常の範囲にあるか否かの判断
をすることができる。そして、光線が最上段または最下
段の受光素子34に当たったか否かによって、光線が光セ
ンサ32から食み出しているか否かの判断をすることがで
きる。Moreover, it is possible not only to immediately know how far the light beam passage position is from the vertical center of the optical sensor 32, but also to determine the light beam passage position with any light receiving element 34 of the optical sensor 32 as a reference point. Can also be asked. Further, the diameter of the light ray can be known from the number of the light receiving elements 34 hit by the light ray, and it can be judged whether or not the size of the light ray is within the normal range. Then, it can be determined whether or not the light beam is protruding from the optical sensor 32 depending on whether or not the light beam has hit the light receiving element 34 at the uppermost stage or the lowermost stage.
<具体的実施例> 第3図は、本発明に係るレベルセンサの具体例を示した
ものである。<Specific Example> FIG. 3 shows a specific example of the level sensor according to the present invention.
第3図において、光センサ32は、受光素子34がフォトダ
イオードDからなっている。フォトダイオードDは、第
4図に示したように、1つのチップ50に10個形成してあ
る。光センサ32は、このチップ50を一列に16個配置し、
160個のフォトダイオードD1〜D160によって構成してあ
る。In FIG. 3, the light receiving element 34 of the optical sensor 32 is a photodiode D. As shown in FIG. 4, ten photodiodes D are formed on one chip 50. The optical sensor 32 has 16 chips 50 arranged in a line,
It is composed of 160 photodiodes D 1 to D 160 .
各チップ50は、N形単結晶シリコン基板52にP形として
ボロンを拡散し、PN接合からなる10個のフォトダイオー
ドD1〜D10が等間隔に形成してある。そして、チップ50
は、幅が4mm、1番目のフォトダイオードD1の中心から1
0番目のフォトダイオードD10の中心までの距離が10mmの
大きさとなっている。In each chip 50, boron is diffused as P type into an N type single crystal silicon substrate 52, and ten photodiodes D 1 to D 10 each having a PN junction are formed at equal intervals. And tip 50
The width from 4 mm, 1 th center of the photodiode D 1 1
The distance to the center of the 0th photodiode D 10 is 10 mm.
光センサ32を構成しているフォトダイオードD1〜D
160は、カソード側が電源VDに接続され、アノード側が
負荷抵抗RL1〜RL160を介して接地してあるとともに、結
合コンデンサCC1〜CC160を介してマルチプレクサ361〜3
620の入力端子1IN〜8INに接続されていて、例えば3Vの
逆バイアス電圧が印加されている。Photodiodes D 1 to D constituting the optical sensor 32
160 has its cathode side connected to the power supply V D , its anode side grounded via load resistors R L1 to R L160 , and multiplexers 36 1 to 3 via coupling capacitors C C1 to C C160.
6 20 is connected to the input terminal 1IN~8IN of, for example, a reverse bias voltage of 3V is applied.
マルチプレクサ361〜3620は、入力端子が8個の8チャ
ンネルであって、出力端子OUTが各マルチプレクサ361〜
3620に対応して設けた増幅器381〜3820の入力に接続し
てある。また、マルチプレクサ361〜3620は、レベルコ
ンバータA、B、C、がマイクロコンピュータからな
る演算制御回路42に接続してあり、演算制御回路42から
チャンネル選択信号と、すべてのチャンネルをオフする
インヒビット信号を受けるようになっている。The multiplexers 36 1 to 36 20 have eight channels with eight input terminals, and the output terminals OUT are each multiplexers 36 1 to 36 20.
It is connected to the inputs of amplifiers 38 1 to 38 20 provided corresponding to 36 20 . Further, the multiplexers 36 1 to 36 20 are connected to the arithmetic control circuit 42 including level converters A, B, and C, which are microcomputers, and the arithmetic control circuit 42 outputs a channel selection signal and an inhibit signal for turning off all channels. It is designed to receive signals.
各増幅器381〜3820は、増幅器381を例に示したように、
PNP型トランジスタTR1のベースが、直流分をカットする
結合コンデンサC1を介してマルチプレクサに接続され
る。また、トランジスタTR1のベースは、抵抗R2、R1を
介して回路電源VCCに接続してあるとともに、抵抗R3、R
9を介して接地してある。なお、抵抗R1には、コンデン
サC2が並列に接続してある。また、トランジスタTR
1は、ベースの入力が10mV以下の場合、オンの状態とな
るように抵抗R1、R2、R3、R9が調整してある。Each of the amplifiers 38 1 to 38 20 has, as shown in the example of the amplifier 38 1 ,
The base of the PNP type transistor TR 1 is connected to the multiplexer via the coupling capacitor C 1 that cuts off the DC component. The base of the transistor TR 1, together with certain connected to the circuit power supply V CC through a resistor R 2, R 1, resistors R 3, R
It is grounded through 9 . A capacitor C 2 is connected in parallel with the resistor R 1 . Also, the transistor TR
1 has resistors R 1 , R 2 , R 3 and R 9 adjusted so that it is turned on when the input of the base is 10 mV or less.
トランジスタTR1のエミッタは、電源VCCに接続してあ
り、コレスタは抵抗R4を介して接地してあるとともに、
直流分をカットする結合コンデンサC3を介してNPN型ト
ランジスタTR2のベースに接続してあり、コレスタに生
じた出力信号をトランジスタTR2のベースに入力する。The emitter of the transistor TR 1 is connected to the power supply V CC , and the cholester is grounded via the resistor R 4 , and
It is connected to the base of the NPN transistor TR 2 via a coupling capacitor C 3 that cuts a direct current component, and the output signal generated in the coresta is input to the base of the transistor TR 2 .
トランジスタTR2のベースは、抵抗R5を介して電源VCCに
接続してあるとともに、抵抗R6、R7、抵抗R7に並列接続
したバイパスコンデンサC4を介して接地してある。バイ
パスコンデンサC4は、トランジスタTR2のベースに入力
してくる信号の交流ノイズ成分を除去する。また、トラ
ンジスタTR2のコレクタは、抵抗R8を介して電源VCCに接
続してあるとともに、NPN型トランジスタTR3のベースに
接続してあり、トランジスタTR2の出力信号をトランジ
スタTR3のベースに入力する。そして、トランジスタTR2
のエミッタは、抵抗R9を介して接地してある。ただし、
抵抗R8、R9は、R8≫R9となるように抵抗値が選択され
る。The base of the transistor TR 2 is connected to the power supply V CC via the resistor R 5 , and is also grounded via the bypass capacitor C 4 connected in parallel to the resistors R 6 , R 7 and the resistor R 7 . The bypass capacitor C 4 removes the AC noise component of the signal input to the base of the transistor TR 2 . The collector of the transistor TR 2 is connected to the power supply V CC via the resistor R 8 and also to the base of the NPN transistor TR 3 , and the output signal of the transistor TR 2 is connected to the base of the transistor TR 3 . To enter. And the transistor TR 2
Its emitter is grounded through resistor R 9 . However,
Resistors R 8, R 9, the resistance value is selected to be R 8 >> R 9.
トランジスタTR3は、コレクタが増幅器38の出力端子と
なっていて、抵抗R10を介して電源VCCに接続してあると
ともに、信号保持回路40の入力端子に接続してあり、
コレクタに現れた出力信号を信号保持回路40に入力でき
るようになっている。また、トランジスタTR3のエミッ
タは、接地してある。The transistor TR 3 has the collector serving as the output terminal of the amplifier 38, is connected to the power supply V CC via the resistor R 10, and is connected to the input terminal of the signal holding circuit 40.
The output signal appearing at the collector can be input to the signal holding circuit 40. Further, the emitter of the transistor TR 3 is grounded.
信号保持回路401〜4020は、単安定マルチバイブレータ
からなり、各信号保持回路401〜4020が出力するパルス
幅を調節するためのタイミング抵抗RT1〜RT20とタイミ
ングコンデンサCT1〜CT20とが外付けしてある。また、
信号保持回路401〜4020の出力端子Qは、演算制御回路4
2の入力端子IN1〜IN20に接続してあり、信号保持回路40
A〜40Mが保持している信号を演算制御回路42に入力でき
るようにしてある。そして、演算制御回路42の出力側に
は、例えば液晶素子からなる表示装置60が接続してあ
る。Signal holding circuit 40 1 to 40 20 is composed of a monostable multivibrator, timing resistor R T1 to R T20 and timing capacitor C T1 -C for each signal holding circuits 40 1 to 40 20 to adjust the pulse width to be output T20 is attached externally. Also,
The output terminals Q of the signal holding circuits 40 1 to 40 20 are connected to the arithmetic control circuit 4
2 are connected to the input terminals IN1 to IN20, and the signal holding circuit 40
The signals held by A to 40 M can be input to the arithmetic control circuit 42. A display device 60 including, for example, a liquid crystal element is connected to the output side of the arithmetic control circuit 42.
レベルセンサ30の電源がオンされると、演算制御回路42
はマルチプレクサ361〜3620の端子A、B、Cにチャン
ネル選択信号を送出し、各マルチプレクサ361〜3620の
1番目の入力端子1INを出力端子OUTに接続する。これに
より、各入力端子1INに接続してあるフォトダイオードD
1、D9、D17、……D153の検出信号が結合コンデンサ
CC1、CC9、CC17、……CC153を介してマルチプレクサ361
〜3620に入力し、マルチプレクサ361〜3620から増幅器3
81〜3820に出力される。When the level sensor 30 is powered on, the arithmetic control circuit 42
The multiplexer 36 1-36 20 terminal A of the, B, and sends a channel selection signal to the C, and connects the first input terminal 1IN of each multiplexer 36 1-36 20 to the output terminal OUT. This allows the photodiode D connected to each input terminal 1IN
1 , D 9 , D 17 , ... D 153 detection signal is a coupling capacitor
Multiplexer 36 1 through C C1 , C C9 , C C17 , ... C C153
~ 36 20 and input from multiplexer 36 1 ~ 36 20 to amplifier 3
It is output to 8 1 to 38 20 .
増幅器381〜3820は、マルチプレクサ361〜3620から信号
が入力してこない場合(フォトダイオードDに光線が当
たっていない場合)、「H」を出力している。The amplifiers 38 1 to 38 20 output “H” when no signal is input from the multiplexers 36 1 to 36 20 (when the light beam does not strike the photodiode D).
すなわち、マルチプレクサ361〜3620から信号が入って
こない場合、増幅器381〜3820のトランジスタTR1は、ベ
ース電流がR3、R9を通って流れるため、ベース電圧が低
く、オンの状態にある。また、トランジスタTR2は、ト
ランジスタTR1がオンしているために、トランジスタTR1
の出力がベースに入力してオンの状態にあって、コレク
タからエミッタに電流が流れる。トランジスタTR2のコ
レクタ抵抗R8とエミッタ抵抗R9とは、前述したようにR8
≫R9の関係にあるため、抵抗R8による電圧降下によって
コレクタ電圧が低下する。このため、トランジスタTR3
は、ベース電圧が低くなってオフの状態にある。従っ
て、増幅器381〜3820の出力であるトランジスタTR3のコ
レクタ電圧は電源電圧VCCとなり、信号保持回路401〜40
20の入力端子には、「H」が入力する。そして、信号
保持回路40A〜40Mは、「L」を出力する。That is, when no signal comes in from the multiplexers 36 1 to 36 20 the transistor TR 1 of the amplifiers 38 1 to 38 20 has a low base voltage and is in the ON state because the base current flows through R 3 and R 9. It is in. The transistor TR 2, to the transistor TR 1 is turned on, the transistor TR 1
When the output of is input to the base and is on, current flows from the collector to the emitter. The collector resistor R 8 and the emitter resistance R 9 of the transistor TR 2, as described above R 8
>> Due to the relationship of R 9, the collector voltage drops due to the voltage drop across the resistor R 8 . Therefore, the transistor TR 3
Is in the off state because the base voltage is low. Therefore, the collector voltage of the transistor TR 3 which is the output of the amplifiers 38 1 to 38 20 becomes the power supply voltage V CC , and the signal holding circuits 40 1 to 40
“H” is input to the 20 input terminals. Then, the signal hold circuit 40 A to 40 M, and outputs the "L".
フォトダイオードDに光線が当たった場合、この光線が
当たったフォトダイオードDに対応した信号保持回路40
1〜4020の出力が所定時間「H」に保持される。When a light ray hits the photodiode D, the signal holding circuit 40 corresponding to the photodiode D hit by this light ray.
The output of the 1-40 20 is held in a predetermined time "H".
すなわち、フォトダイオードDは、逆バイアスの電圧が
印加されていて、光線が当たると光電流が流れ、最低10
mV以上の電圧が結合コンデンサCC、マルチプレクサ36を
介して増幅器38に入力するようになっている。この入力
信号は、結合コンデンサC1を介してトランジスタTR1の
ベースに印加され、トランジスタTR1のベース電圧を上
昇させる。このため、トランジスタTR1はオフの方向に
向かい、トランジスタTR1のエミッタに流れる電流が減
少する。従って、トランジスタTR1のエミッタ抵抗R4に
よる電圧降下が小さくなってエミッタ電圧が低下し、こ
の電圧の低下が結合コンデンサC3を介してトランジスタ
TR2のベースに伝達され、トランジスタTR2のベース電圧
を低下させてトランジスタTR2をオフにする。トランジ
スタTR2がオフになると、トランジスタTR2のコレクタ電
圧が上昇する。このコレクタには、トランジスタTR3の
ベースが直結してあるため、トランジスタTR2のコレク
タ電圧が上昇すると、トランジスタTR3は直ちにオンし
て飽和状態となる。従って、トランジスタTR3は、コレ
クタ電圧がほぼ接地電圧になり、信号保持回路401〜40
20の端子に入力している増幅器381〜3820の出力が
「H」から「L」に変化する。That is, a reverse bias voltage is applied to the photodiode D, and a photocurrent flows when a light beam hits the photodiode D.
A voltage of mV or more is input to the amplifier 38 via the coupling capacitor C C and the multiplexer 36. This input signal is applied to the base of the transistor TR 1 via the coupling capacitor C 1 and raises the base voltage of the transistor TR 1 . Therefore, the transistor TR 1 is turned off, and the current flowing through the emitter of the transistor TR 1 is reduced. Therefore, the voltage drop due to the emitter resistance R 4 of the transistor TR 1 becomes small and the emitter voltage drops, and this drop in voltage is caused by the transistor C 1 via the coupling capacitor C 3.
It is transmitted to the base of TR 2, lowering the base voltage of the transistor TR 2 to turn off the transistor TR 2 and. When the transistor TR 2 is turned off, the collector voltage of the transistor TR 2 rises. Since the base of the transistor TR 3 is directly connected to this collector, when the collector voltage of the transistor TR 2 rises, the transistor TR 3 is immediately turned on and becomes saturated. Therefore, in the transistor TR 3 , the collector voltage becomes almost the ground voltage, and the signal holding circuits 40 1 to 40
The outputs of the amplifiers 38 1 to 38 20 input to the 20 terminals change from “H” to “L”.
信号回路401〜4020の入力が「L」に変化すると、信号
保持回路401〜4020にトリガがかかり、信号保持回路40A
〜40Mの出力が「H」となって、この「H」がタイミン
グ抵抗RTとタイミングコンデンサCTとの積に依存した所
定時間保持される。この「H」を保持する時間は、光線
の旋回周期より長くすることが望ましく、例えば光線の
旋回周期が0.2秒のとき、保持時間を1秒にする。When the input of the signal circuits 40 1 to 40 20 changes to “L”, the signal holding circuits 40 1 to 40 20 are triggered and the signal holding circuit 40 A
The output of ˜40 M becomes “H”, and this “H” is held for a predetermined time depending on the product of the timing resistor R T and the timing capacitor C T. It is desirable that the time for holding "H" is longer than the turning cycle of the light beam. For example, when the turning cycle of the light beam is 0.2 seconds, the holding time is set to 1 second.
演算制御回路42は、信号保持回路401〜4020に読出信号
を与え、各信号保持回路401〜4020が出力する信号を読
み取って「H」であるか「L」であるかを判断し、その
結果をフォトダイオードD1、D9、D17、……D153と対応
させてメモリに格納する。そして、演算制御回路42は、
データの格納が終了すると、次の信号との混信を防ぐた
め、各信号保持回路401〜4020の端子にクリア信号を
入力し、信号保持回路401〜4020が保持している信号を
クリアするとともに、マルチプレクサ361〜3620にチャ
ンネル選択信号を送出して1INの端子をオフし、2INの端
子をオンする。このチャンネル選択信号の送出周期は、
光線の旋回周期と同期している。The arithmetic control circuit 42 gives a read signal to the signal holding circuit 40 1 to 40 20, determines whether it is "H", "L" to read the signals each signal holding circuits 40 1 to 40 20 outputs Then, the result is stored in the memory in association with the photodiodes D 1 , D 9 , D 17 , ... D 153 . Then, the arithmetic control circuit 42
When data storage is complete, in order to prevent interference with the next signal, input a clear signal to the terminals of each signal holding circuit 40 1 to 40 20 and change the signal held by the signal holding circuit 40 1 to 40 20. At the same time as clearing, a channel selection signal is sent to the multiplexers 36 1 to 36 20 to turn off the 1IN terminal and turn on the 2IN terminal. The transmission cycle of this channel selection signal is
It is synchronized with the turning cycle of the light beam.
マルチプレクサ361〜3620のチャンネルが1INから2INに
切り換えられると、フォトダイオードD2、D10、D18、…
…D154の出力信号が結合コンデンサCC2、CC10、C18、…
…C154とマルチプレクサ361〜3620とを介して増幅器381
〜3820に入力する。When the channels of multiplexers 36 1 to 36 20 are switched from 1 IN to 2 IN, photodiodes D 2 , D 10 , D 18 , ...
… The output signal of D 154 is the coupling capacitors C C2 , C C10 , C 18 ,…
… Amplifier 38 1 via C 154 and multiplexers 36 1 to 36 20
Enter ~ 38 20 .
演算制御回路42は、以下同様にして各マルチプレクサ36
1〜3620の8IN端子のすべてに接続したフォトダイオード
の出力信号を調べてメモリに記憶し、光センサ32上の光
線が通過した位置等を演算する。The arithmetic and control circuit 42 then repeats in the same manner for each multiplexer 36.
1-36 examined 20 output signal of the photo diode connected to all the 8IN terminal and stored in the memory, computes the position or the like the rays of the light sensor 32 passes.
本実施例のように、8ビットのマルチプレクサ361〜36
20を用いた場合、フォトダイオードD1〜D160のすべての
出力信号を演算制御回路42に取り込むには、光線の旋回
周期の8倍の時間を必要とし、例えば光線の旋回周期が
0.2秒であるとき、演算制御回路42がフォトダイオードD
1〜D160の出力を取り込むのに1.6秒かかることになる。As in this embodiment, 8-bit multiplexers 36 1 to 36 1
When 20 is used, it takes eight times as long as the turning period of the light beam to capture all the output signals of the photodiodes D 1 to D 160 into the arithmetic control circuit 42.
When it is 0.2 seconds, the operation control circuit 42 detects that the photodiode D
It will take 1.6 seconds to capture the output of 1 to D 160 .
光線は、一般に直径が5〜40mmの範囲にある。従って、
光線が光センサ32を横切ると、複数のフォトダイオード
が光線を受け、演算制御回路42のメモリには、光線の当
たったフォトダイオードDの検出信号が「H」として、
光線の当たらなかったフォトダイオードDの検出信号が
「L」として格納されている。そこで、演算制御回路42
は、メモリに格納してあるデータから光線が当たった最
上段と最下段のフォトダイオードの位置を求め、その中
央値を演算して光線の光センサ32を通過した位置として
表示装置60に出力し、表示するとともに、光線の通過位
置が光センサ32の中心からどの程度ずれているかを表示
する。The light rays are generally in the range of 5-40 mm in diameter. Therefore,
When the light beam crosses the optical sensor 32, a plurality of photodiodes receive the light beam, and the detection signal of the photodiode D hit by the light beam is “H” in the memory of the arithmetic control circuit 42.
The detection signal of the photodiode D which is not hit by the light beam is stored as "L". Therefore, the arithmetic control circuit 42
Is the position of the uppermost and lowermost photodiodes hit by the light beam from the data stored in the memory, calculates the median value, and outputs it to the display device 60 as the position of the light beam passing through the optical sensor 32. , And how much the light beam passage position deviates from the center of the optical sensor 32.
また、演算制御回路42は、光線が当たったフォトダイオ
ードの数を求め、その数が40以上であるとき、または5
以下であるとき、その旨を表示装置60に表示し、光源に
異常がある可能性を知らせる。さらに、演算制御回路42
は、光センサ32に光線が当たらなかった場合、その旨を
表示する。そして、演算制御回路42は、最上段のフォト
ダイオードD1または最下段のフォトダイオードD160に光
線が当たった場合、光線が光センサ32から食み出してい
る可能性があるため、表示装置60に「測定不可」を表示
するとともに、最上段フォトダイオードD1に光線が当た
ったとき、レベルセンサ30を上昇させるように指示する
表示をし、最下段のフォトダイオードD160に光線が当た
ったとき、レベルセンサ30を下げるように指示する表示
をする。In addition, the arithmetic control circuit 42 obtains the number of photodiodes hit by the light ray, and when the number is 40 or more, or 5
When it is the following, the fact is displayed on the display device 60 to notify the possibility that the light source has an abnormality. Further, the arithmetic control circuit 42
If the light beam does not hit the optical sensor 32, displays that fact. Then, when the light beam hits the uppermost photodiode D 1 or the lowermost photodiode D 160 , the arithmetic control circuit 42 may cause the light beam to protrude from the optical sensor 32, and thus the display device 60 When `` Measurement is not possible '' is displayed on the screen, and when the light beam hits the uppermost photodiode D 1 , an instruction to raise the level sensor 30 is displayed, and when the light beam hits the lowermost photodiode D 160. , A display instructing to lower the level sensor 30 is displayed.
次の表は、上記の実施例による測定結果をスケールによ
る測定結果と比較したものである。The following table compares the measurement results according to the above examples with the measurement results according to the scale.
このように、実施例のレベルセンサによる測定は、誤差
が±1mm以内であり、充分に実用に供することができ
る。 As described above, the measurement by the level sensor of the embodiment has an error of ± 1 mm or less, and can be sufficiently put to practical use.
なお、第5図に示したように、受光素子34A〜34Nの出力
信号を、結合コンデンサCCを介して増幅器38A〜38Nに直
接入力して増幅し、増幅器38A〜38Nの出力を信号保持回
路40A〜40Nで所定時間保持するようにし、この信号保持
回路40A〜40Nの出力をマルチプレクサ(ディジタルマル
チプレクサを含む)62A〜62Mを介して演算制御回路42に
入力するようにするこができる。しかし、この場合に
は、各受光素子34A〜34Nに対応して増幅器38、信号保持
回路40等を設ける必要があり、回路が複雑となるばかり
でなく、不経済となる。Incidentally, as shown in FIG. 5, the output signal of the light receiving element 34 A to 34C N, via a coupling capacitor C C and amplified directly input to the amplifier 38 A to 38 DEG N, amplifier 38 A to 38 DEG N The signal holding circuits 40 A to 40 N hold the output of the above for a predetermined time, and the output of this signal holding circuit 40 A to 40 N is passed through multiplexers (including digital multiplexers) 62 A to 62 M to the arithmetic control circuit 42. You can enter it in. However, in this case, it is necessary to provide the amplifier 38, the signal holding circuit 40, etc. corresponding to each of the light receiving elements 34 A to 34 N , which not only complicates the circuit but also becomes uneconomical.
なお、前記実施例においては、光源とレベルセンサ30と
がほぼ同じ高さ(レベル)にある場合の測定について説
明したが、光源の光線の出射角度を調節できるようにす
ると、光源とレベルセンサ30とが異なった高さの場合の
測定にも適用することができる。It should be noted that, in the above-described embodiment, the measurement is performed when the light source and the level sensor 30 are at substantially the same height (level), but if the emission angle of the light beam of the light source can be adjusted, the light source and the level sensor 30 can be adjusted. It can also be applied to measurements where and are different heights.
以上に説明したように、本発明によれば、光センサを受
光素子列によって構成するとともに、受光素子の検出信
号を信号保持回路によって一時保持させ、この信号保持
回路の出力信号を演算制御回路に入力して光線を受けた
受光素子の位置を求めるようにしているため、光源に対
するレベルを容易に求めることができ、土地の造成等の
工事を迅速に進めることができる。As described above, according to the present invention, the optical sensor is configured by the light receiving element array, the detection signal of the light receiving element is temporarily held by the signal holding circuit, and the output signal of the signal holding circuit is sent to the arithmetic control circuit. Since the position of the light receiving element that receives the input light beam is obtained, the level for the light source can be easily obtained, and construction work such as land preparation can be carried out quickly.
本発明によるレベルセンサには、増幅機能を有する構成
に少なくともトランジスタを3段を用いることを必須と
しているが、これは、 1.従来あるようなオペアンプでは、たとえば、レーザ光
線の回転速度を代表的な1rpsに設定すると、100m以上、
場合によっては50m以下の距離でも全く飽和電圧に到ら
ないことがあること、また、 2.超高速のオペアンプも存在するが、消費電力が高く、
消費電力を抑えると高速応答性が失われる欠点があるこ
と、一方、 3.安価であるにもかかわらずトランジスタを用いれば、
こうしたことが起きないこと、等の理由による。In the level sensor according to the present invention, it is essential to use at least three stages of transistors in a structure having an amplification function. This is because, in the conventional operational amplifier, for example, the rotational speed of the laser beam is representative. When set to 1rps, 100m or more,
In some cases, the saturation voltage may not be reached even at a distance of 50 m or less. 2. There are also ultra-high-speed operational amplifiers, but they have high power consumption,
When power consumption is suppressed, there is a drawback that high-speed responsiveness is lost.
This is because things like this do not happen.
また、3段以上の組合せにより、個々のトランジスタ間
のhfeのバラツキや温度依存性があっても、増幅率が高
いため充分飽和し、信頼性を確保することができる。さ
らに、増幅器を構成する抵抗を高くしても、高速応答性
が損なわれることはなく、したがって、消費電力を低減
させ、たとえば屋外でのの長時間使用を可能にさせる。Also, by combining three or more stages, even if there are variations in h fe between individual transistors and temperature dependence, the amplification factor is high, so that saturation is sufficient and reliability can be secured. Further, even if the resistance of the amplifier is increased, the high-speed response is not impaired, so that the power consumption is reduced and the outdoor use can be performed for a long time.
そうして、増幅器からの信号がデジタル化されていれ
ば、次段の信号回路は、何もアナログ信号にも対応する
ようなサンプルホールド回路を採用する必要はなく、
(0,1)判定によるデジタル信号処理専用の単安定マル
チバイブレータでこと足りる。そうする方が、ノイズを
拾う率も減り確実である。Then, if the signal from the amplifier is digitized, it is not necessary for the signal circuit in the next stage to adopt a sample hold circuit that also supports analog signals.
A monostable multivibrator dedicated to digital signal processing based on (0,1) judgment is sufficient. If you do so, the rate of picking up noise will decrease and you will be more certain.
たとえば、2mm径のレーザ光線を1rpsで回転させると100
m離れたところでは、その測定装置の受光面に光が当た
る時間は1秒よりはるかに短かく(たとえば数10μse
c)、単安定マルチバイブレータが無ければコンピュー
タからの指令で目的の受光素子を走査しても信号を誤る
ことがある。サンプルプルホールド回路を採用した場合
マイクロコンピーュータとの同期を図る等の新たな処理
が必要となり、各受光素子にパルス的な外来光(たとえ
ば木もれ陽)等の極く弱い入光があると、増幅後、飽和
値よりは充分に低いとしても0と1との中間値になる可
能性は高く、もしこの値を保持すると、後段のマイクロ
コンピューターは0と判断したり1と判断したりする不
安定な現象が発生して、確実性は欠けることになる。単
安定マルチバイブレータを用いれば、こうした不安定性
はなくなり増幅器の出力矩形波の立上り、もしくは降下
時に駆動して、正確に一定時間(本願実施例の場合1秒
間)の保持が可能になる。For example, rotating a 2 mm diameter laser beam at 1 rps gives 100
At a distance of m, the light shining on the light receiving surface of the measuring device is much shorter than 1 second (for example, several tens of μse).
c) If there is no monostable multivibrator, the signal may be erroneous even if the target light receiving element is scanned by a command from the computer. When the sample pull-hold circuit is adopted, new processing such as synchronization with the micro computer is required, and each light-receiving element receives very weak light such as pulsed external light (for example, tree leakage). If there is, there is a high possibility that it will be an intermediate value between 0 and 1 even if it is sufficiently lower than the saturation value after amplification. If this value is held, the microcomputer in the subsequent stage will judge 0 or 1 Uncertainty will be lost due to an unstable phenomenon that occurs. If the monostable multivibrator is used, such instability disappears and the output rectangular wave of the amplifier can be driven at the rising or falling of the rectangular wave and can be held accurately for a certain period of time (1 second in the present embodiment).
第1図は本発明の実施例に係るレベルセンサのブロック
図、第2図は光センサの詳細説明図、第3図は本発明の
具体例を示す回路図、第4図は第3図の光センサの説明
図、第5図は複数の受光素子を用いた光センサによるレ
ベルセンサの他の構成例のブロック図、第6図は従来の
レベルセンサの説明図、第7図は従来のレベルセンサの
表示器の説明図である。 30……レベルセンサ、32……光センサ、34……受光素
子、36A、36M……アナログマルチプレクサ、38A、38M…
…増幅器、40A、40M……信号保持回路、42……演算制御
回路、60……表示装置。FIG. 1 is a block diagram of a level sensor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a detailed explanatory view of an optical sensor, FIG. 3 is a circuit diagram showing a specific example of the present invention, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of an optical sensor, FIG. 5 is a block diagram of another configuration example of a level sensor using an optical sensor using a plurality of light receiving elements, FIG. 6 is an explanatory view of a conventional level sensor, and FIG. 7 is a conventional level sensor. It is explanatory drawing of the indicator of a sensor. 30 …… Level sensor, 32 …… Optical sensor, 34 …… Light receiving element, 36 A , 36 M …… Analog multiplexer, 38 A , 38 M …
… Amplifier, 40 A , 40 M …… Signal holding circuit, 42 …… Arithmetic control circuit, 60 …… Display device.
Claims (1)
する受光素子列からなった光センサと、各受光素子の断
続する前記電気信号のみを通過させるコンデンサと、コ
ンデンサ通過後、順次マルチプレクサにより出力される
断続する電気信号を、少なくともトランジスタ3段で構
成され飽和出力からなる矩形波を発生する増幅器と、発
生した矩形波のエッジを捉え、演算制御回路からの読み
出し要求があるまでこれを保持する単安定マルチバイブ
レータからなる信号保持回路と、前記マルチプレクサに
対してはチャンネル選択信号を与えるとともに、前記信
号保持回路に対しては、保持とリセット制御をくり返
し、ハイまたはロウの信号保持回路からの出力の順次読
み込みを行う演算制御回路とを有することを特徴とする
レベルセンサ。1. An optical sensor comprising a light receiving element array for detecting a light beam from a light source and outputting an electric signal, a capacitor for passing only the intermittent electric signal of each light receiving element, and a multiplexer sequentially after passing through the capacitor. The intermittent electrical signal output by the amplifier that generates a rectangular wave composed of at least three stages of transistors and a saturated output and the edge of the rectangular wave that is generated are captured until a read request is issued from the arithmetic control circuit. A signal holding circuit composed of a monostable multivibrator for holding and a channel selection signal are given to the multiplexer, and holding and reset control is repeated for the signal holding circuit, and a high or low signal holding circuit is used. And a calculation control circuit for sequentially reading the output of the level sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323788A JPH07104161B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Level sensor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1323788A JPH07104161B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Level sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03185309A JPH03185309A (en) | 1991-08-13 |
| JPH07104161B2 true JPH07104161B2 (en) | 1995-11-13 |
Family
ID=18158622
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1323788A Expired - Lifetime JPH07104161B2 (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Level sensor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07104161B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004059639A1 (en) * | 2004-12-10 | 2006-06-22 | Hilti Ag | Active beam catcher |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5312386B2 (en) * | 1973-06-18 | 1978-04-28 | ||
| JPS5584514U (en) * | 1978-12-07 | 1980-06-11 |
-
1989
- 1989-12-15 JP JP1323788A patent/JPH07104161B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03185309A (en) | 1991-08-13 |
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