JPH0827211B2 - Light quantity measuring device - Google Patents
Light quantity measuring deviceInfo
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- JPH0827211B2 JPH0827211B2 JP4216511A JP21651192A JPH0827211B2 JP H0827211 B2 JPH0827211 B2 JP H0827211B2 JP 4216511 A JP4216511 A JP 4216511A JP 21651192 A JP21651192 A JP 21651192A JP H0827211 B2 JPH0827211 B2 JP H0827211B2
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は一般的には照度(光量)
−周波数変換方式の電子的測光装置に関し、特に、回路
構成の簡単な、高信頼性かつ小型の電子的光量測定装置
に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention generally applies to illuminance (light intensity).
The present invention relates to a frequency conversion type electronic photometric device, and more particularly to a highly reliable and compact electronic photometric device having a simple circuit configuration.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えば、自動車のエンジンオイル等に使
用されている潤滑油は汚れ或は劣化が進むと光の透過率
が減少する。このため、潤滑油の一部を光透過性の特定
のセル中に収容し或はセル中を流し、これにLED(発
光ダイオード)などの光源から光を照射し、その透過光
をフォトダイオードなどの光検出素子で受光して透過光
量を検出し、この検出結果から潤滑油の汚れ或は劣化の
度合を判別するようにした電子的光量測定装置が提案さ
れている。例えば、本出願人は、光源としてLEDを使
用し、光検出素子としてフォトダイオードを使用した照
度(光量)−周波数変換方式の電子的光量測定装置を種
々提案しているが、その一例を図6に示す。2. Description of the Related Art For example, lubricating oils used in engine oils of automobiles and the like are reduced in light transmittance as they become dirty or deteriorate. For this reason, a part of the lubricating oil is housed in a specific light-transmitting cell or flows through the cell, and light is emitted from a light source such as an LED (light emitting diode), and the transmitted light is passed through a photodiode or the like. There is proposed an electronic light quantity measuring device which detects the amount of transmitted light by receiving the light with the light detecting element and determines the degree of contamination or deterioration of the lubricating oil from the detection result. For example, the present applicant has proposed various illuminance (light amount) -frequency conversion type electronic light amount measuring devices using an LED as a light source and a photodiode as a light detecting element, one example of which is shown in FIG. Shown in.
【0003】この光量測定装置は光検出素子であるフォ
トダイオードPDと静電容量型の負荷であるコンデンサ
Cとスイッチとして機能するダイオードD1とC−MO
S型の第1のシュミットインバータ11とで照度−周波
数変換回路10を構成しており、ダイオードD1は、第
1のシュミットインバータ11の出力と入力間にフォト
ダイオードPDとは逆極性で、抵抗R1を介して接続さ
れ、また、フォトダイオードPDとコンデンサCは所定
の電圧源と接地間に直列に接続され、それらの接続点が
第1のシュミットインバータ11の入力に接続されてい
る。This light quantity measuring device comprises a photodiode PD as a light detecting element, a capacitor C as a capacitive load, and diodes D1 and C-MO functioning as switches.
The S-type first Schmitt inverter 11 constitutes an illuminance-frequency conversion circuit 10, and the diode D1 has a polarity opposite to that of the photodiode PD between the output and the input of the first Schmitt inverter 11, and a resistance R1. , And the photodiode PD and the capacitor C are connected in series between a predetermined voltage source and the ground, and their connection point is connected to the input of the first Schmitt inverter 11.
【0004】一方、LED13は所定の電圧源と接地間
にスイッチングトランジスタ14を直列に介して接続さ
れており、このトランジスタ14がオンのときに発光し
て光透過性のセル15内に存在する潤滑油のような被測
定物16に光を照射する。この被測定物16を透過した
光はフォトダイオードPDに入射し、従って、入射光の
照度又は光量に比例した電流IP がフォトダイオードP
Dに流れる。On the other hand, the LED 13 is connected in series with a switching transistor 14 between a predetermined voltage source and the ground. When the transistor 14 is turned on, it emits light and emits light in the light-transmitting cell 15. The object 16 to be measured such as oil is irradiated with light. The light transmitted through the DUT 16 is incident on the photodiode PD, and therefore, the current I P proportional to the illuminance or the light amount of the incident light is the photodiode P.
It flows to D.
【0005】フォトダイオードPDを流れる電流IP は
コンデンサCに蓄積され、電圧VCに変換される。この
コンデンサCに蓄積される電圧VC は第1のシュミット
インバータ11でパルス信号に変換される。第1のシュ
ミットインバータ11は高レベルのスレッショルド電圧
VTHと低レベルのスレッショルド電圧VTLの2つのスレ
ッショルド電圧を有し、入力電圧が高レベルのスレッシ
ョルド電圧VTHより低いときには高レベルの出力電圧V
H を発生し、また、入力電圧が高レベルのスレッショル
ド電圧VTHに達すると出力電圧が高レベルVH から低レ
ベルVL に切換わり、そして入力電圧が低レベルのスレ
ッショルド電圧VTLに降下するまで低レベルの出力電圧
VL を保持し、入力電圧が低レベルのスレッショルド電
圧VTLに降下したときに出力電圧が低レベルVL から高
レベルVH に切換わるように動作する。従って、フォト
ダイオードPDに光が入射せず、電流IP が流れないと
きには、即ち、コンデンサCに電荷が蓄積されないとき
には、その出力電圧は高レベルVH であり、また、コン
デンサCの充電電圧VC が高レベルのスレッショルド電
圧VTHに等しくなると、シュミットインバータ11の出
力電圧は高レベルから低レベルVL に切換わる。さら
に、コンデンサCの蓄積電荷が放電によりシュミットイ
ンバータ11の低レベルのスレッショルド電圧VTLにま
で低下すると、シュミットインバータ11の出力電圧は
低レベルVL から高レベルVH に切換わる。従って、第
1のシュミットインバータ11からはコンデンサCの充
放電に対応した周期のパルス電圧が出力され、かくして
フォトダイオードPDに入射する光の照度又は光量が周
波数信号に変換されることになる。[0005] current I P flowing through the photodiode PD is accumulated in the capacitor C, it is converted into a voltage V C. Voltage V C to be accumulated in the capacitor C is converted into a pulse signal at a first Schmitt inverter 11. The first Schmitt inverter 11 has two threshold voltages, a high-level threshold voltage V TH and a low-level threshold voltage V TL , and when the input voltage is lower than the high-level threshold voltage V TH , the high-level output voltage V TH
H , and when the input voltage reaches the high level threshold voltage V TH , the output voltage switches from the high level V H to the low level VL , and the input voltage drops to the low level threshold voltage V TL . until holds the output voltage V L of the low level, the output voltage when the input voltage drops to a low level threshold voltage V TL operates to switches from the low level V L to the high level V H. Therefore, not incident light to the photodiode PD, when the current I P does not flow, i.e., when the charge in the capacitor C are not accumulated, the output voltage is a high level V H, also the charging voltage V of the capacitor C When C becomes equal to the high-level threshold voltage V TH , the output voltage of the Schmitt inverter 11 switches from the high level to the low level VL . Further, when the charge stored in the capacitor C is reduced to the low level threshold voltage V TL of the Schmitt inverter 11 by discharging, the output voltage of the Schmitt inverter 11 is switched from the low level VL to the high level V H. Accordingly, the first Schmitt inverter 11 outputs a pulse voltage having a cycle corresponding to the charging and discharging of the capacitor C, and thus the illuminance or the amount of light incident on the photodiode PD is converted into a frequency signal.
【0006】上記構成において、フォトダイオードPD
に電流が流れず、従って、コンデンサCに電荷が蓄積さ
れない初期状態においては、第1のシュミットインバー
タ11の出力電圧は高レベルVH にあるから、ダイオー
ドD1は逆方向にバイアスされ、スイッチオフと同じ機
能をなす。それ故、抵抗R1には電流が流れず、コンデ
ンサCは充電可能状態にある。光量の測定が開始され、
フォトダイオードPDに被測定光が入射すると、この入
射光の照度又は光量に比例した電流IP がフォトダイオ
ードPDに流れる。この電流IP はコンデンサCに蓄積
され、電圧VCに変換される。このコンデンサCの充電
電圧VC が第1のシュミットインバータ11の高レベル
のスレッショルド電圧VTHに達すると、このシュミット
インバータ11の出力電圧は高レベルVH から低レベル
VL に切換わる。これによってダイオードD1は順方向
にバイアスされ、スイッチオンと同じ機能をなすから、
コンデンサCの充電電圧VC 及びフォトダイオードPD
の出力電流IP は抵抗R1及びダイオードD1を介して
流れ、コンデンサCの充電電圧は放電される。放電によ
ってコンデンサCの充電電圧VC がシュミットインバー
タ11の低レベルスレッショルド電圧VTLにまで降下す
ると、シュミットインバータ11の出力電圧は低レベル
VL から高レベルVH に切換わる。これによってダイオ
ードD1は再び逆バイアスされてオフ状態となるから、
コンデンサCに充電電流が流れる。以下、同様の動作が
繰り返される結果、第1のシュミットインバータ11の
出力電圧、即ち、照度−周波数変換回路10からの出力
電圧V1 は、図7に示すように、コンデンサCの充放電
周期に対応する周波数のパルス波形となる。In the above structure, the photodiode PD
In the initial state in which no current flows and no charge is stored in the capacitor C, the output voltage of the first Schmitt inverter 11 is at the high level VH , so that the diode D1 is reversely biased, and the switch D is turned off. Performs the same function. Therefore, no current flows through the resistor R1, and the capacitor C is in a chargeable state. The measurement of the light quantity is started,
When the light to be measured enters the photodiode PD, a current I P proportional to the illuminance or the light amount of the incident light flows through the photodiode PD. This current IP is accumulated in the capacitor C and converted into the voltage VC. When the charging voltage V C of the capacitor C reaches a high level threshold voltage V TH of the first Schmitt inverter 11, the output voltage of the Schmitt inverter 11 is switched from the high level V H to the low level V L. This causes the diode D1 to be forward biased and has the same function as switching on.
Charging voltage V C and the photodiode PD of the capacitor C
Output current I P of the capacitor C flows through the resistor R1 and the diode D1, and the charging voltage of the capacitor C is discharged. When the charging voltage V C of the capacitor C drops to the low level threshold voltage V TL of the Schmitt inverter 11 by discharging, the output voltage of the Schmitt inverter 11 switches from the low level V L to the high level V H. As a result, the diode D1 is reverse-biased again and turned off,
A charging current flows through the capacitor C. After that, as a result of the similar operation being repeated, the output voltage of the first Schmitt inverter 11, that is, the output voltage V 1 from the illuminance-frequency conversion circuit 10 becomes the charge / discharge cycle of the capacitor C as shown in FIG. It becomes the pulse waveform of the corresponding frequency.
【0007】この第1のシュミットインバータ11の出
力電圧V1 は、本例では、第1のシュミットインバータ
11と同じC−MOS型の第2のシュミットインバータ
12に供給される。この第2のシュミットインバータ1
2も高レベルのスレッショルド電圧VTHと低レベルのス
レッショルド電圧VTLの2つのスレッショルド電圧を有
し、同様に動作する。即ち、第1のシュミットインバー
タ11から高レベルの電圧信号VH が入力されていると
きには低レベルの電圧出力VL を発生し、低レベルの電
圧信号VL が入力されているときには高レベルの電圧出
力VH を発生する。従って、第2のシュミットインバー
タ12からは第1のシュミットインバータ11のパルス
波形を反転した同じ周波数F0 の出力電圧が発生され、
演算計測部であるマイクロコンピュータ20に供給され
る。In this example, the output voltage V 1 of the first Schmitt inverter 11 is supplied to a second Schmitt inverter 12 of the same C-MOS type as the first Schmitt inverter 11. This second Schmitt inverter 1
2 also has two threshold voltages, a high level threshold voltage V TH and a low level threshold voltage V TL , and operates similarly. That is, the low-level voltage output V L is generated when the high-level voltage signal V H is input from the first Schmitt inverter 11, and the high-level voltage output V L is input when the low-level voltage signal V L is input. Generate output V H. Therefore, the second Schmitt inverter 12 generates an output voltage of the same frequency F 0 in which the pulse waveform of the first Schmitt inverter 11 is inverted,
It is supplied to the microcomputer 20 which is a calculation and measurement unit.
【0008】マイクロコンピュータ20は照度−周波数
変換回路10から第2のシュミットインバータ12を通
じて入力される周波数信号F0 のパルス数を計数するカ
ウンタ部21と、フォトダイオードPD及び変換回路の
入出力特性の演算処理プログラムを記憶しているROM
(リード・オンリー・メモリ)を含む記憶部22と、カ
ウンタ部21で計数された一定時間内のパルス数から、
記憶部22のプログラムに従ってフォトダイオードPD
の出力電流の大きさを検出し、照度又は光量を算出する
演算処理部23とから構成されており、かくして、フォ
トダイオードPDに入射する光の照度又は光量を求める
ことができる。The microcomputer 20 counts the number of pulses of the frequency signal F 0 input from the illuminance-frequency conversion circuit 10 through the second Schmitt inverter 12, the input / output characteristics of the photodiode PD and the conversion circuit. ROM storing arithmetic processing program
(Read-only memory) and the number of pulses within a certain time counted by the counter 21
Photodiode PD according to program in storage unit 22
And an arithmetic processing unit 23 for detecting the magnitude of the output current and calculating the illuminance or the amount of light. Thus, the illuminance or the amount of light incident on the photodiode PD can be obtained.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の従来の光量測定装置においては、照度−周波数変換
回路から連続したパルス出力が発生されるから、カウン
タで取り込むタイミングによりカウント値が異なり、信
頼性に欠けるという欠点があった。また、照度が小さく
なると周波数が低くなるため、カウンタによるカウント
誤差が大きくなったり、外来ノイズの影響を受け易くな
るという欠点もあった。さらに、外乱光の影響を受け易
いという欠点があった。However, in the conventional light quantity measuring device having the above-mentioned configuration, since the continuous pulse output is generated from the illuminance-frequency conversion circuit, the count value differs depending on the timing of capturing by the counter, and the reliability is improved. There was a drawback that it lacked. Further, as the illuminance becomes smaller, the frequency becomes lower, so that there are disadvantages that the count error of the counter becomes large and it is easily affected by external noise. Further, there is a drawback that it is easily affected by ambient light.
【0010】従って、本発明の目的は、光源から所定周
期の変調光を発生させるとともに、この変調光の立ち上
がりに同期させてパルス計数手段を動作させることによ
り、簡単な回路構成で高精度に光量を測定することがで
きる高信頼性、小型の電子的光量測定装置を提供するこ
とである。Therefore, an object of the present invention is to generate a modulated light of a predetermined cycle from a light source, and to operate the pulse counting means in synchronization with the rising of this modulated light, so that the quantity of light can be accurately controlled with a simple circuit configuration. It is an object of the present invention to provide a high-reliability, small-sized electronic light quantity measuring device capable of measuring light.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
光量測定装置によって達成される。要約すれば、本発明
は、被測定物に光を照射する光源と、該光源から所定周
期の変調光を発生させる変調手段と、前記被測定物から
の透過光又は反射光を受光するとともに受光量に応じて
出力電流が変化する光検出素子を含み、該光検出素子に
入射する前記被測定物からの光の照度(光量)に応じた
周波数信号を出力する照度(光量)−周波数変換手段
と、該照度(光量)−周波数変換手段から出力される周
波数信号を計数する計数手段を含み、該計数を照度(光
量)に変換する演算制御手段とを具備し、前記光源から
の変調光の立ち上がりに同期させて前記照度(光量)−
周波数変換手段の変換動作及び前記計数手段の計数動作
を開始させ、照度(光量)を計測することを特徴とする
光量測定装置である。The above object is achieved by a light quantity measuring device according to the present invention. In summary, the present invention provides a light source for irradiating an object to be measured with light, a modulation means for generating modulated light of a predetermined cycle from the light source, and a transmitted light or a reflected light from the object to be measured and receiving the light. Illuminance (light quantity) -frequency conversion means that includes a photodetector whose output current changes according to the amount, and outputs a frequency signal according to the illuminance (light quantity) of the light from the DUT incident on the photodetector. And an arithmetic control unit that includes a counting unit that counts a frequency signal output from the illuminance (light amount) -frequency conversion unit and that converts the count into an illuminance (light amount). The illuminance (light intensity) is synchronized with the rising-
The light quantity measuring device is characterized in that the conversion operation of the frequency conversion means and the counting operation of the counting means are started to measure the illuminance (light quantity).
【0012】[0012]
【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【0013】図1は本発明による光量測定装置の一実施
例を示す回路構成図である。本実施例の光量測定装置に
おいても光源としてLED13を使用し、また、光検出
素子としてフォトダイオードPDを使用し、このフォト
ダイオードPDと静電容量型の負荷であるコンデンサC
とスイッチとして機能するダイオードD1とC−MOS
型の第1のシュミットインバータ11とで照度−周波数
変換回路10を構成する。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a light quantity measuring device according to the present invention. In the light amount measuring apparatus of this embodiment, the LED 13 is used as a light source, the photodiode PD is used as a light detecting element, and the photodiode PD and a capacitor C which is a capacitance type load are used.
And diode D1 and C-MOS functioning as a switch
The illuminance-frequency conversion circuit 10 is configured with the first Schmitt inverter 11 of the mold.
【0014】本実施例では、LED13と接地間に接続
されたスイッチングトランジスタ14のベースに駆動源
30から所定周波数(例えば270Hz)のパルス信号
を印加してオン、オフ駆動し、LED13から図2の
(A)に示すような所定周期の変調光を発生させ、フォ
トダイオードPDに被測定物からの透過光を断続的に入
射させる。これによって照度−周波数変換回路10は光
源の変調光の立ち上がりに同期して照度(光量)−周波
数変換動作を開始することになり、照度−周波数変換回
路10からはLED13からの変調光出力に応じた断続
的なパルス出力が発生され、マイクロコンピュータ20
に供給される。一方、マイクロコンピュータ20のカウ
ンタ部21を変調光の立ち上がりに同期させて動作さ
せ、入力するパルス数を計数させる。計数された周波数
信号を演算処理部23で照度又は光量に変換するもので
ある。In the present embodiment, a pulse signal of a predetermined frequency (for example, 270 Hz) is applied from the drive source 30 to the base of the switching transistor 14 connected between the LED 13 and the ground to turn on and off the LED 13, and the LED 13 of FIG. Modulated light with a predetermined period as shown in FIG. 9A is generated, and the transmitted light from the object to be measured is intermittently incident on the photodiode PD. As a result, the illuminance-frequency conversion circuit 10 starts the illuminance (light amount) -frequency conversion operation in synchronization with the rising of the modulated light of the light source, and the illuminance-frequency conversion circuit 10 responds to the modulated light output from the LED 13. The microcomputer 20 generates an intermittent pulse output.
Is supplied to. On the other hand, the counter unit 21 of the microcomputer 20 is operated in synchronization with the rising edge of the modulated light to count the number of input pulses. The counted frequency signal is converted by the arithmetic processing unit 23 into illuminance or light quantity.
【0015】この際、1回の光量を求めるためのサンプ
リング回数が多いほど積算フィルタの効果が高くなる
が、アナログ回路の場合と異なり照度−周波数変換回路
10の出力信号は周波数出力であるため、かなり高い電
圧レベルのノイズが重畳されない限りその影響は受けな
い。従って、サンプリング回数を大きくする必要はな
い。勿論、他の手段によりLED13から所定周期の変
調光を発生させるようにしてもよい。At this time, the effect of the integrating filter becomes higher as the number of samplings for obtaining the light quantity is larger, but the output signal of the illuminance-frequency conversion circuit 10 is a frequency output unlike the case of the analog circuit. It is not affected unless noise of a fairly high voltage level is superimposed. Therefore, it is not necessary to increase the sampling frequency. Of course, other means may be used to generate the modulated light of a predetermined cycle from the LED 13.
【0016】なお、照度−周波数変換回路10の機能、
動作態様等は上述した通りであるので、ここではこれ以
上の説明を省略するが、図2の(B)に示すように、照
度−周波数変換回路10はLED13からの変調光出力
に応じて断続的にパルス出力を発生し、マイクロコンピ
ュータ20に供給する。The function of the illuminance-frequency conversion circuit 10,
Since the operation mode and the like are as described above, further description is omitted here, but as shown in FIG. 2B, the illuminance-frequency conversion circuit 10 is intermittent according to the modulated light output from the LED 13. Pulse output is generated and supplied to the microcomputer 20.
【0017】次に、図3に示すように、フォトダイオー
ドPDに入力する光量が小さく、照度−周波数変換回路
10の出力周波数が光源の変調光の周波数より小さい場
合を考えてみる。この場合には、図3(A)の変調光が
高レベルになるとコンデンサCは充電される。しかし、
光量が小さく、図3(B)に示すように、コンデンサC
には1つの高レベルの区間では十分には充電されない。
このコンデンサCの充電電圧は変調光が低レベルの間は
そのまま一定に保持され、変調光の次の高レベルの区間
において再び充電が開始され、第1のシュミットインバ
ータ11の高レベルのスレッショルド電圧VTHに達する
と、このシュミットインバータ11の出力電圧は高レベ
ルVH から低レベルVL に切換わる。これによってダイ
オードD1は順方向にバイアスされ、スイッチオンと同
じ機能をなすから、コンデンサCの充電電圧及びフォト
ダイオードPDの出力電流IP は抵抗R1及びダイオー
ドD1を介して流れ、コンデンサCの充電電圧は放電さ
れる。放電によってコンデンサCの充電電圧VC がシュ
ミットインバータ11の低レベルスレッショルド電圧V
TLにまで降下すると、シュミットインバータ11の出力
電圧は低レベルVLから高レベルVH に切換わる。これ
によって、図3(C)に示すように、照度−周波数変換
回路10から1つの出力パルスが送出される。かくし
て、本実施例の照度−周波数変換回路10は微弱光量下
で変調光よりも低い周波数の出力も発生することができ
ることが分る。Next, as shown in FIG. 3, consider a case where the amount of light input to the photodiode PD is small and the output frequency of the illuminance-frequency conversion circuit 10 is smaller than the frequency of the modulated light of the light source. In this case, the capacitor C is charged when the modulated light of FIG. 3 (A) becomes high level. But,
The amount of light is small, and as shown in FIG.
Is not fully charged in one high level section.
The charging voltage of the capacitor C is kept constant as long as the modulated light is at a low level, the charging is restarted in the next high level section of the modulated light, and the high level threshold voltage V of the first Schmitt inverter 11 is reached. When it reaches TH , the output voltage of the Schmitt inverter 11 switches from the high level V H to the low level V L. As a result, the diode D1 is forward-biased and has the same function as switching on, so that the charging voltage of the capacitor C and the output current I P of the photodiode PD flow through the resistor R1 and the diode D1 and the charging voltage of the capacitor C is increased. Is discharged. The discharge causes the charging voltage V C of the capacitor C to change to the low level threshold voltage V of the Schmitt inverter 11.
When it drops to TL , the output voltage of the Schmitt inverter 11 switches from the low level V L to the high level V H. As a result, as shown in FIG. 3C, one output pulse is sent from the illuminance-frequency conversion circuit 10. Thus, it can be seen that the illuminance-frequency conversion circuit 10 of the present embodiment can also generate an output having a frequency lower than that of the modulated light under a weak light amount.
【0018】ここで、この場合の検出下限はサンプリン
グ回数による。図3の場合には、検出に必要なサンプリ
ング回数は最低2回ということになる。さらに、マイク
ロコンピュータ20のカウンタ部21で計数した値をそ
の演算処理部23で処理する場合の演算処理上の信頼性
を確保する上で最低2ビット必要であるとすれば、サン
プリング回数は4回になる。本実施例では、検出範囲を
照度−周波数変換回路10の出力周波数として100H
z〜100KHzとしているので、その下限を満足する
にはサンプリング回数は約10回となる。The lower limit of detection in this case depends on the number of times of sampling. In the case of FIG. 3, the number of sampling times required for detection is at least two. Furthermore, if at least 2 bits are required to secure reliability in the arithmetic processing when the value counted by the counter unit 21 of the microcomputer 20 is processed by the arithmetic processing unit 23, the number of sampling times is 4 times. become. In this embodiment, the detection range is 100H as the output frequency of the illuminance-frequency conversion circuit 10.
Since z is set to 100 KHz, the number of samplings is about 10 to satisfy the lower limit.
【0019】しかして、マイクロコンピュータ20のカ
ウンタ部21に供給されるパルス出力を演算処理部23
において照度又は光量に変換する。Therefore, the pulse output supplied to the counter section 21 of the microcomputer 20 is calculated by the arithmetic processing section 23.
Convert to illuminance or light intensity at.
【0020】このように変調光を用いると、外乱光の影
響を除去することができることは言うまでもないが、さ
らに、次のような利点が生じる。It is needless to say that the use of the modulated light as described above can eliminate the influence of the ambient light, but further, the following advantages occur.
【0021】即ち、変調光が立ち上がったときにそれに
同期して照度−周波数変換回路10のコンデンサCがフ
ォトダイオードPDを流れる電流IP により充電され
る。それ故、照度−周波数変換回路10からのパルス出
力は、図2(B)に示すように、時間TC 経過後に立ち
上がり、マイクロコンピュータ20のカウンタ部21に
供給されることになる。一方、変調光の立ち上がりに同
期させてカウンタ部21を動作させるため、従来のこの
種の光量測定装置のようにカウント誤差が生じることが
なくなり、従って、信頼性が著しく向上する。That is, when the modulated light rises, the capacitor C of the illuminance-frequency conversion circuit 10 is charged by the current I P flowing through the photodiode PD in synchronization with it. Therefore, the pulse output from the illuminance-frequency conversion circuit 10 rises after the time T C has elapsed and is supplied to the counter section 21 of the microcomputer 20, as shown in FIG. On the other hand, since the counter section 21 is operated in synchronization with the rise of the modulated light, a count error does not occur unlike the conventional light amount measuring apparatus of this type, and therefore the reliability is remarkably improved.
【0022】また、本実施例の装置の計測周期を例えば
5秒(5000ms)とすると、LED13に電流が流
れるのは、変調光の1つの高レベル区間が1.85ms
であるので、1.85×10=18.5msの時間のみ
である。LEDの寿命がその電流と通電時間の積による
とすれば、LED電流を10mAとした場合、連続通電
の場合の次のLED電流に対応し、信頼性が遥かに向上
していることが分る。If the measurement cycle of the apparatus of this embodiment is, for example, 5 seconds (5000 ms), the current flows through the LED 13 because one high level section of the modulated light is 1.85 ms.
Therefore, the time is 1.85 × 10 = 18.5 ms only. Given that the life of an LED depends on the product of its current and energization time, it can be seen that when the LED current is 10 mA, it corresponds to the next LED current in the case of continuous energization, and the reliability is much improved. .
【0023】 10mA×(18.5/5000)=0.037mA 上記本実施例では照度(光量)−周波数変換回路10の
第1のシュミットインバータ11の出力と入力間にフォ
トダイオードPDとは逆極性で、抵抗R1を介してダイ
オードD1を接続し、このダイオードD1をスイッチと
して機能させたが、ダイオードD1の代わりにアナログ
スイッチを使用してもよい。ただし、アナログスイッチ
は端子容量を有するので照度−周波数変換の特性が不安
定となる可能性がある。従って、信頼性の点からはダイ
オードスイッチを使用することが好ましい。10 mA × (18.5 / 5000) = 0.037 mA In this embodiment, the polarity of the photodiode PD is opposite between the output and the input of the first Schmitt inverter 11 of the illuminance (light amount) -frequency conversion circuit 10. Then, although the diode D1 is connected via the resistor R1 and this diode D1 is made to function as a switch, an analog switch may be used instead of the diode D1. However, since the analog switch has the terminal capacitance, the characteristics of the illuminance-frequency conversion may be unstable. Therefore, it is preferable to use the diode switch from the viewpoint of reliability.
【0024】一方、照度又は光量をアナログ出力したい
場合には、演算処理部23から出力される照度(光量)
に対応したディジタル信号を、図4に示すような回路構
成簡単なディジタル−アナログ変換器により変換するこ
とで、実現できる。図4において、信号STRは変調光
と同じ周期のストローブ信号であり、信号P0 は演算処
理部23から供給されるパルス出力である。これら信号
STR、P0 の波形、スイッチ(本例では電子スイッ
チ)SW1、SW2の動作態様、及びディジタル−アナ
ログ変換器の各部における信号波形を図5に示す。この
ようにして変換されたアナログ信号Vc2は増幅回路で
適当な大きさに増幅されて例えば図示しない指示計に供
給され、計測結果が表示されることになる。On the other hand, when it is desired to output the illuminance or the light quantity in an analog manner, the illuminance (light quantity) output from the arithmetic processing unit 23.
It can be realized by converting the digital signal corresponding to (4) by a digital-analog converter having a simple circuit configuration as shown in FIG. In FIG. 4, the signal STR is a strobe signal having the same period as the modulated light, and the signal P 0 is a pulse output supplied from the arithmetic processing unit 23. FIG. 5 shows the waveforms of these signals STR and P 0 , the operation modes of the switches (electronic switches in this example) SW1 and SW2, and the signal waveforms at each part of the digital-analog converter. The analog signal Vc2 thus converted is amplified to an appropriate size by an amplifier circuit and supplied to, for example, an indicator (not shown), and the measurement result is displayed.
【0025】また、上記実施例では本発明による光量測
定装置を自動車のエンジンオイル等の潤滑油の汚れ或は
劣化を計測する場合に適用したが、光源からの光を透過
する種々のオイルの汚れ或は劣化やオイル以外の光が透
過し得る液体、気体等の汚れ或は劣化を計測する場合に
も本発明が適用できるし、また、光源からの光を反射す
る被測定物からの反射光の照度(光量)を計測する場合
にも本発明は適用できるものである。Further, in the above embodiment, the light quantity measuring device according to the present invention is applied to the case of measuring the contamination or deterioration of the lubricating oil such as the engine oil of the automobile. However, the contamination of various oils transmitting the light from the light source is applied. Alternatively, the present invention can be applied to the case of measuring the contamination or deterioration of liquid, gas, etc., which can transmit light other than deterioration or oil, and the reflected light from the object to be measured which reflects the light from the light source. The present invention can also be applied to the case of measuring the illuminance (light amount).
【0026】なお、上記実施例は本発明の単なる例示に
過ぎず、回路構成、使用する素子等は必要に応じて任意
に変更できるものである。The above embodiment is merely an example of the present invention, and the circuit configuration, elements used, and the like can be arbitrarily changed as necessary.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上説明したように、本発明による光量
測定装置は、光源から所定の周期の変調光を出力させる
ようにしたので、光源の光量が一定となり、かつ外乱光
の影響を除去することができる。また、変調光が立ち上
がったときにそれに同期して照度−周波数変換手段の変
換動作が開始されるので、その周波数出力はある時間遅
れて立ち上がり、一方、変調光の立ち上がりに同期させ
て周波数の計数動作を開始させるため、カウント誤差が
生じることがなく、従って、信頼性が著しく向上する。
さらに、微弱な光量でも高精度に測定できるし、小型
化、低価格化が可能となり、また、回路構成簡単なディ
ジタル−アナログ変換手段により周波数出力をアナログ
信号に変換できる等の多くの顕著な効果がある。As described above, in the light quantity measuring device according to the present invention, the light source outputs modulated light of a predetermined cycle, so that the light quantity of the light source becomes constant and the influence of ambient light is eliminated. be able to. Further, when the modulated light rises, the conversion operation of the illuminance-frequency conversion means is started in synchronization therewith, so that the frequency output rises with a certain delay, while the frequency count is synchronized with the rise of the modulated light. Since the operation is started, no counting error occurs, and thus reliability is significantly improved.
Further, it is possible to measure even a weak light quantity with high accuracy, downsizing and cost reduction are possible, and many remarkable effects such as the frequency output can be converted into an analog signal by the digital-analog converting means having a simple circuit configuration. There is.
【図1】本発明による光量測定装置の一実施例を示す回
路構成図である。FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a light quantity measuring device according to the present invention.
【図2】図1に示す本発明の光量測定装置におけるパル
ス出力の発生態様を説明するための波形図である。FIG. 2 is a waveform diagram for explaining how a pulse output is generated in the light quantity measuring device of the present invention shown in FIG.
【図3】図1に示す本発明の光量測定装置におけるパル
ス出力の他の発生態様を説明するための波形図である。FIG. 3 is a waveform chart for explaining another generation mode of pulse output in the light quantity measuring device of the present invention shown in FIG.
【図4】図1に示す本発明の光量測定装置に使用できる
ディジタル−アナログ変換器の一例を示す回路図であ
る。FIG. 4 is a circuit diagram showing an example of a digital-analog converter that can be used in the light quantity measuring device of the present invention shown in FIG.
【図5】図4のディジタル−アナログ変換器の各部にお
ける電圧出力を示す波形図である。5 is a waveform diagram showing a voltage output in each part of the digital-analog converter of FIG.
【図6】本出願人が提案した光量測定装置の一例を示す
回路構成図である。FIG. 6 is a circuit configuration diagram showing an example of a light quantity measuring device proposed by the present applicant.
【図7】図6の光量測定装置に使用されているシュミッ
トインバータの電圧出力を示す波形図である。7 is a waveform diagram showing the voltage output of the Schmitt inverter used in the light quantity measuring device of FIG.
10 照度(光量)−周波数変換回路 11、12 シュミットインバータ 13 LED(発光ダイオード) 14 スイッチングトランジスタ 15 光透過性セル 16 被測定物 20 マイクロコンピュータ 21 カウンタ部 22 記憶部 23 演算処理部 30 駆動源 PD フォトダイオード C コンデンサ 10 Illuminance (Light Amount) -Frequency Conversion Circuit 11, 12 Schmidt Inverter 13 LED (Light Emitting Diode) 14 Switching Transistor 15 Light Transmissive Cell 16 Object to be Measured 20 Microcomputer 21 Counter Section 22 Memory Section 23 Operation Processing Section 30 Driving Source PD Photo Diode C capacitor
Claims (3)
ードからの出力電流によって充電されるコンデンサ、ス
イッチとして機能するダイオード及びC−MOS型のシ
ュミットインバータを有し、前記フォトダイオードと前
記コンデンサは電圧源と接地間に直列に接続され、前記
フォトダイオードとコンデンサとの接続点に前記シュミ
ットインバータの入力が接続され、前記ダイオードは、
前記シュミットインバータの出力と入力間に前記フォト
ダイオードとは逆極性で、抵抗を介して接続されて構成
され、前記フォトダイオードに入射する前記被測定物か
らの光の照度(光量)に応じた周波数信号を出力する照
度(光量)−周波数変換手段と、 前記照度(光量)−周波数変換手段から出力される周波
数信号を計数する計数手段を含み、該計数を照度(光
量)に変換する演算制御手段とを具備し、 前記光源からの変調光の立ち上がりに同期させて前記照
度(光量)−周波数変換手段の変換動作及び前記計数手
段の計数動作を開始させ、照度(光量)を計測すること
を特徴とする光量測定装置。1. A light source for irradiating an object to be measured with light, a modulation means for generating modulated light of a predetermined cycle from the light source, a photodiode serving as a photodetector, and an output current from the photodiode. Capacitor, a diode that functions as a switch, and a C-MOS type Schmitt inverter, the photodiode and the capacitor are connected in series between a voltage source and ground, and the Schmidt is provided at a connection point between the photodiode and the capacitor. The input of the inverter is connected and the diode is
Between the output and the input of the Schmitt inverter, the photodiode has a reverse polarity and is configured to be connected via a resistor, and has a frequency corresponding to the illuminance (light quantity) of light from the DUT incident on the photodiode. Illuminance (light quantity) -frequency conversion means for outputting a signal, and counting means for counting the frequency signal output from the illuminance (light quantity) -frequency conversion means, and operation control means for converting the count into illuminance (light quantity) The illuminance (light quantity) is measured by synchronizing the rising of modulated light from the light source and starting the conversion operation of the illuminance (light quantity) -frequency conversion means and the counting operation of the counting means. And a light quantity measuring device.
は、前記LEDと接地間に接続されたスイッチングトラ
ンジスタと、このスイッチングトランジスタのベースに
所定周波数のパルス信号を印加する駆動源とを有するこ
とを特徴とする請求項1の光量測定装置。2. The light source is an LED, and the modulation means has a switching transistor connected between the LED and the ground, and a drive source for applying a pulse signal of a predetermined frequency to the base of the switching transistor. The light quantity measuring device according to claim 1.
対応したディジタル信号をアナログ信号に変換するディ
ジタル−アナログ変換部を具備することを特徴とする請
求項1又は2の光量測定装置。3. The light quantity measuring device according to claim 1, further comprising a digital-analog converter for converting a digital signal corresponding to the illuminance (light quantity) from the arithmetic control means into an analog signal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216511A JPH0827211B2 (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Light quantity measuring device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4216511A JPH0827211B2 (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Light quantity measuring device |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12878695A Division JP2676596B2 (en) | 1995-05-01 | 1995-05-01 | Light intensity measurement device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0643029A JPH0643029A (en) | 1994-02-18 |
| JPH0827211B2 true JPH0827211B2 (en) | 1996-03-21 |
Family
ID=16689581
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4216511A Expired - Lifetime JPH0827211B2 (en) | 1992-07-22 | 1992-07-22 | Light quantity measuring device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0827211B2 (en) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3461895B2 (en) * | 1994-03-01 | 2003-10-27 | 株式会社トプコン | Signal light detector |
| US7969560B2 (en) * | 2007-07-19 | 2011-06-28 | 3M Innovative Properties Company | Optical property sensor |
| JP2010145320A (en) * | 2008-12-22 | 2010-07-01 | General Packer Co Ltd | Gas measuring instrument |
| JP5337953B2 (en) * | 2009-01-14 | 2013-11-06 | ゼネラルパッカー株式会社 | Gas concentration measuring method and gas concentration measuring device |
-
1992
- 1992-07-22 JP JP4216511A patent/JPH0827211B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0643029A (en) | 1994-02-18 |
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