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分類方法と分類 - 光電センサ(ビームセンサ)

分類方法と分類

分類方法と分類

分類方法

光電センサ(ビームセンサ)は多種多様であり、その分類方法も目的によって異なります。
ここでは次の4種類の分類方法に従って説明します。

(1)構成による分類

電子回路の各構成要素が、どのように内蔵あるいは分離されているかの違いにより区分します。
取り付けスペース、供給電源および耐ノイズ性の強弱などに対する選択に有効です。
光電センサ
(ビームセンサ)		 アンプ内蔵型
電源内蔵型
アンプ分離型
ファイバ型

(2)検出形態による分類

投光と受光の方法、および形状の違いにより区分します。
検出物体の大きさおよび周囲の状況(配線等)などに対する選択に有効です。
光電センサ
(ビームセンサ)		 透過型 汎用
コの字型
エリア型
ミラー反射型 汎用
偏光フィルタ付
透明体検出用
反射型 拡散反射型
狭視界反射型
限定反射型
距離設定反射型
マーク検出型

(3)光源色による分類

光源色の種類により分類します。
検出用途に対する選択に有効です。
投光素子にはLEDを使用していますが、半導体レーザを使用したレーザセンサもあります。
光電センサ
(ビームセンサ)		 赤外
赤色
緑色
青色
3色(赤色・緑色・青色)

(4)出力回路による分類

出力回路の違い、および電源電圧の違いにより区分します。センサの出力を接続する機器や装置の入力条件に対して、どの機種が適合するかを選択する場合に有効です。
光電センサ
(ビームセンサ)		 ON/OFF出力 NPNトランジスタ・
オープンコレクタ
PNPトランジスタ・
オープンコレクタ
直流2線式
NPNトランジスタ・
ユニバーサル
リレー接点
アナログ出力 アナログ電圧

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分類

(1)構成による分類

種類 概要と特長
アンプ内蔵型 アンプ内蔵型 アンプを内蔵し、直流電力を加えるだけで無接点出力が得られます。
電源内蔵型 電源内蔵型 光電センサ(ビームセンサ)に必要な機能をすべて内蔵していますので、商用電力(100V／200V AC)を与えるだけで、リレー接点出力が得られます。
アンプ分離型 アンプ分離型 投･受光素子だけをセンサヘッドとして分離していますので、検出部を小さくできます。また、感度調整が離れた場所でできます。
ファイバ型 ファイバ 検出部(ファイバ)には電気的な部分が全くありませんので、耐環境性に優れています。
(「特殊検出形態の原理について」参照)

特長比較表

特長 サイズ
(検出部)		 耐ノイズ
(検出部)		 寿命 扱い易さ
アンプ内蔵型 ○ ○ ◎ ○
電源内蔵型 △ ○ △ ◎
アンプ分離型 ◎ △ ◎ ○
ファイバ型 ◎ ◎ ◎ ◎

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(2)検出形態による分類

透過型
種類 概要と特長
汎用 対向する投・受光器間の光芒を検出物体が遮ることにより検出します。
 
  • 検出距離が長い。
  • 検出精度が高い。
  • 小物体の検出ができる。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。(不透明体)
  • レンズの汚れ・ゴミなどに強い。
コの字型 投光部・受光部が一体化したタイプ。
 
  • 光軸ズレがない。
  • 検出精度が高い。
  • 小物体の検出ができる。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。(不透明体)
  • レンズの汚れ・ゴミなどに強い。
エリア型 投光部・受光部を複数並べたタイプ
 
  • 検出エリア内であればどこを通過しても検出できる。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。(不透明体)
  • レンズの汚れ・ゴミなどに強い。
  • ハガキや名刺など、薄物の検出が可能。(クロスビーム・スキャニング方式のみ。「特殊検出形態の原理について」参照)
ミラー反射型
種類 概要と特長
汎用 反射ミラーに光を照射し、反射ミラーより反射率の低い物体がセンサ・反射ミラー間の光軸を遮ることにより検出します。
 
  • 光軸合わせが容易。
  • 配線が片方ですむ。
  • 透過型に比べ取り付けスペースが小さい。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。(不透明体)
偏光
フィルタ付		 投光部・受光部に偏光フィルタを付け、鏡面体でも検出できるようにしたタイプ。(「特殊検出形態の原理について」参照)
 
  • 鏡面体を検出できる。
  • 光軸合わせが容易。
  • 配線が片方ですむ。
  • 透過型に比べ取り付けスペースが小さい。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。(不透明体)
透明体
検出用		 光学系を工夫し、透明体でも検出できるようにしたタイプ。
 
  • 透明体を検出できる。
  • 光軸合わせが容易。
  • 配線が片方ですむ。
  • 透過型に比べ取り付けスペースが小さい。
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。
反射型
種類 概要と特長
拡散
反射型		 検出物体に光を照射し、検出物体からの反射光を受光して検出します。
 
  • 光軸合わせが不要。
  • 取り付けスペースが小さい。
  • 配線が片方ですむ。
  • 検出物体の前後変動に強い。
  • 検出領域が広い。
狭視界
反射型		 光学系により視野を狭くしてあります。
 
  • 周囲物体の影響を受けにくい。
  • 拡散反射型に比べ検出精度が高い。
  • 光軸合わせが不要。
  • 取り付けスペースが小さい。
  • 配線が片方ですむ。
限定
反射型		 投光軸・受光軸を交差させ、光軸が交差する限られた領域のみを検出するタイプ。スポット光タイプは、交差した点だけを検出します。
 
  • 背景物体および周囲物体の影響が少ない。
  • 検出精度が高い。
  • 光軸合わせが不要。
  • 取り付けスペースが小さい。
  • 配線が片方ですむ。
距離設定
反射型		 検出物体にスポット光を照射し、検出物体からの反射光の角度の違いで検出します。(「特殊検出形態の原理について」参照)
 
  • 検出物体の形状・色・材質に関係なく検出できる。
  • 背景物体および周囲物体の影響がほとんどない。
  • 小物体を高精度に検出できる。
  • 光軸合わせが不要。
  • 取り付けスペースが小さい。
  • 配線が片方ですむ。
マーク
検出型		 検出物体にスポット光を照射し、色成分の差または色による反射光量の差を検出し、色を判別します。
[FZ-10シリーズ、LX-100シリーズ(カラーモード設定時)]
または、検出物体にスポット光を照射し、反射光量の差ではなく入光量の比(コントラスト)で色を判別します。
[LX-100シリーズ(マークモード設定時)]
 
  • 色判別ができる。
  • 背景物体および周囲物体の影響がほとんどない。
  • 小物体を高精度に検出できる。
  • 光軸合わせが不要。
  • 取り付けスペースが小さい。(FZ-10シリーズ)
  • 配線が片方ですむ。

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(3)光源色による分類

種類 特長
赤外光 光パワーが強く、長距離化が可能。
写真フィルムを感光しない。
赤色光 色マーク検出に最適。
光が見える。
LEDの他に半導体レーザを使用したレーザセンサもあり。
緑色光 色マーク検出に最適。
光の減衰率が大きいため、微妙な検出に適している。
光が見える。
青色光 色マーク検出に最適。
光の減衰率が非常に大きいため、微妙な検出に適している。
光が見える。
3色
(赤色・緑色・青色光)		 色を3色に分解して判別する。
微妙な色差判別が可能。

マーク検出時の判別可能な色の組み合わせ

マーク色 白 黄 橙 赤 緑 青 黒
下地色
白 - (B) (B) (G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B)
黄 (B) - (G) (G) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B)
橙 (B) (G) - (G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B)
赤 (G)(B) (G) (G)(B) - (R) (R)(B) (R)(B)
緑 (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R) - (B) (B)
青 (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(B) (B) - (B)
黒 (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(G)(B) (R)(B) (B) (B) -
(R) ： 赤色光
(G) ： 緑色光
(B) ： 青色光

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(4)出力回路による分類

ON／OFF出力
種類 概要と特長
NPNトランジスタ・
オープンコレクタ
  • リレーを始めPLC、TTL、ロジック回路などほとんどの機器に接続できる。
  • 負荷用電源とセンサ用電源を分離できる。
  • 長寿命。
  • 高速応答。
  • 日本と北米で主流。

記号

D ： 電源逆接続保護用ダイオード
ZD ： サージ電圧吸収用ツェナーダイオード(機種により位置が異なります。)
Tr ： NPN出力トランジスタ
PNPトランジスタ・
オープンコレクタ
  • 欧州で広く用いられている出力方式。
  • 負荷用電源は不要。
  • 長寿命。
  • 高速応答。
  • NPNトランジスタ・オープンコレクタに比べ、地絡に対する安全性が高い。

記号

D ： 電源逆接続保護用ダイオード(機種により位置が異なります。)
ZD ： サージ電圧吸収用ツェナーダイオード(機種により位置が異なります。)
Tr ： PNP出力トランジスタ
直流2線式
  • 省配線。
  • 低消費電流。
  • 長寿命。
  • 高速応答。
  • 負荷に制限がある。

ZD ： サージ電圧吸収用ツェナーダイオード
Tr ： PNP出力トランジスタ
NPNトランジスタ・
ユニバーサル
  • リレー、PLC、ロジック回路に接続できる。
  • 長寿命。
  • 負荷用電源とセンサ用電源を分離できる。
    (但し、負荷用電源はセンサ用電源以上)
  • 高速応答。

D1 ： 電源逆接続保護用ダイオード(機種により位置が異なります。)
D2 ： 逆流防止用ダイオード(機種により位置が異なります。)
ZD ： サージ電圧吸収用ツェナーダイオード
Tr ： NPN出力トランジスタ
リレー接点
  • 交流負荷・直流負荷どちらでも接続可能。
  • 開閉容量が大きい。(数A)
  • 無接点出力に比べ応答が遅い。
アナログ出力
種類 概要と特長
アナログ電圧
  • 入光量に応じたアナログ電圧を出力。

記号

D1 ： 電源逆接続保護用ダイオード
D2、D3 ： サージ電圧吸収用ダイオード
アナログ電流
(モニタ電流)
  • 入光量に応じたアナログ電流(モニタ電流)を出力。

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