第4回

フォトインタラプタ

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フォトインタラプタ

フォトインタラプタは、非接触で物体の有無及び位置を検知できるということが、他のスイッチに比して大きな特長です。そのため寿命は半永久的であり、さらに検出精度は高レベルです。従って回転体の回転検出、物体の高精度位置検出に使用されます。
フォトインタラプタは、2種類に大別できます。第一は、発光素子と受光素子を一定の間隔を持たせて、対向させ、その間の物体の有無や、位置を検出する透過型フォトインタラプタ(図1(a))です。
第二のタイプは、反射型センサ(図1(b))と呼ばれるもので、発光素子と受光素子を平面上またはある角度を持たせて併置し、発光素子から出た光を物体に反射させ、その反射光を受光素子で検出します。
図1.透過型フォトインタラプタと反射型センサ

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透過型フォトインタラプタ

透過型フォトインタラプタの例を図1(a)に示します。発光側にGaAs赤外発光ダイオードを、受光側にシリコンフォトトランジスタを使用した、汎用的な透過型フォトインタラプタです。検出精度を高めるため、ケースの受光、発光の窓にスリットを設けています。
スリット、検出ギャップ及びホルダー構造は、個々の目的に応じ、細かくカスタム対応することが可能です。また、使用環境に対応して、塵、ホコリの多いところでは、独自のスリット構造を有する防塵タイプもあり、優れた検出精度が確保できます。
また、最近では、より小型化への要求も強く、業界最小クラスサイズの2.0×3.2×2.3mmの製品もあります。

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反射型フォトセンサ

反射型センサの例を図2(b)に示します。発光側にGaAs赤外発光ダイオードを、受光側にシリコンフォトトランジスタを配した、反射型フォトセンサです。また、小型の反射型センサやコネクタ接続タイプの製品も加え、各種のニーズに対応しています。

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電気的光学的特性

(1)位置検出特性

検出物体の移動による光電流値の変化を、図2に示します。検出精度は、発光素子及び受光素子の指向性、ケースのスリット幅等によって異なります。また、反射型センサにおいては、検出物体の表面状態に影響を受けやすいので、注意が必要です。
図2.位置検出特性
受光電流値は、受光素子がフォトトランジスタか、フォトダイオードかによって大きく変わります。フォトトランジスタであれば、フォトダーリントン回路の採用により信号を増幅することが可能です。また、反射型センサは、透過型フォトインタラプタに比べて光電流が小さいので、外乱光によるノイズに注意しなければなりません。
図3.光電流と順電流特性の関係

(3)距離特性

距離特性は、反射型センサの焦点距離を表し、図4に示します。この特性により素子から反射物までの最も適した距離が分かります。使用する上では、大切な項目です。
図4検出距離と光電流特性の関係