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【2021年版】フォトマイクロセンサー メーカー2社一覧

フォトマイクロセンサーのメーカー2社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


フォトマイクロセンサーとは

フォトマイクロセンサーとは、小型のアンプ内蔵式光学センサーのことです。光を利用して物体の有無や位置を検出することができます。一般的なフォトマイクロセンサーは反射型と透過型があり、それぞれ「フォトインタラプタ」、「フォトリフレクタ」などと呼ばれます。主に機器内蔵用として様々な身近な製品に使われているセンサーです。ここでは、フォトマイクロセンサーについて用途から原理、特徴までを詳しくご紹介していきます。

フォトマイクロセンサーの使用用途

フォトマイクロセンサーは検出対象によって4つの種類に分けられます。

  • 反射型
    光の反射を利用したセンサーです。プリンタに用紙があるかの検知や簡単なバーコード読み取りに利用されています。
  • 透過型
    スリットを光が通過することで対象を検出するシンプルなセンサーです。ICカードや電車のチケットなどの検出に利用されています。
  • 分離型
    発光部分と受光部分を動かし、間の距離を調節できるセンサーです。自動販売機で商品を買った際や、ゲーム機の景品を獲得した際の物体通過の検知に利用されています。
  • アクチュエータータイプ
    アクチュエータと呼ばれるレバーを組み合わせたセンサーです。券売機や自動販売機などで紙幣の通過検知に利用されています。

フォトマイクロセンサーの原理

使用用途で4つに分類したフォトマイクロセンサーに対して、その構造と特徴についてそれぞれ説明していきましょう。

  • 反射型
    反射型は発光素子と受光素子を並行に設置した構造をしています。発光素子から放出された光は対象に当たって反射し、受光素子で受け取られます。この反射した光によって物体を検知しているのです。簡単に設置できますが、検出するものや距離が限られてしまうという特徴があります。
  • 透過型
    透過型は発光素子と受光素子を向かい合わせに設置した構造をしています。発光素子が放出した光は直接受光素子で受け取られます。対象物が無ければそのまま光が受け取られますが、何か物体があると光が届きません。この仕組みにより物体を検出しているのです。シンプルで光軸の位置合わせが必要ありませんが、調べたいものの大きさが限られてしまうという特徴があります。
  • 分離型
    分離型は分離した状態で発光部分と受光部分が向かい合った構造をしています。発光素子と受光素子が離れているため位置を自由に決めることができますが、光軸を合わせなければならないという特徴があります。
  • アクチュエータータイプ
    アクチュエータータイプは透過型センサーと回転するレバーを組み合わせた構造をしています。レバーを用いて光を遮断することで光を透過させてしまう物体でも検出可能となります。しかし、レバー周辺の部品には寿命があるため使用期間に制限があるという特徴があります。

検出する物体や利用される場所によってこれらのセンサーの中から、最も適したものを使う必要があるでしょう。

フォトマイクロセンサーの回路設計

設計をするにあたって重要な特性として、順電流の量からどれだけの出力があるかを示す光電流と抵抗があります。

設計のポイントの一例として、
赤外LEDの順電圧は約1.2V、赤色LEDの順電圧は約2Vとなっています。
・順電流には最適レベルがあります。
・順電流を選定してから、制限抵抗値を設計する必要があります。
・逆電圧が加わるときに、LEDと逆並列にダイオードを入れる必要があります。
・最悪値設計をすることで、機能上悪い方に特性が偏った場合にも正常に動作させることが出来ます。

上記のポイントを考慮しつつ、外部から適切レベルの電流を供給することが必要になります。どの程度の順電流で、受光側が動作するかを考慮しながら設計すると動作がされます。

また、出力方法によって留意点・重要点があります。
フォトトランジスタ出力形の場合の設計では、暗電流・光電流の温度依存性を留意する必要があります。また、透過率の高い物体や発光・受光する面の形状・寸法よりも小さい物体を検出する際には物体があるときとないときの光電流をを測定しそれらの比を算出する必要があります。
フォト・IC出力形の場合の設計では、LEDが単独に構成されているため画うぶから適切なレベルの電流を流すことが重要です。

フォトマイクロセンサーの配線

フォトマイクロセンサーの配線時に注意する項目があります。
・使用電圧範囲を超えて使用をすると、破裂したり焼損する可能性があります。
・負荷なしで電源を直接配線すると、内部が焼損する可能性があります。
・高圧線や電力線とマイクロセンサが同一配管・ダクトで配線されると誘導を受けて、誤作動や破損をする場合があります。
・2m以上の配線をする場合は、2m以内の場所に10μF以上のコンデンサの配線が必要です。

フォトマイクロセンサーの使用例

フォトマイクロセンサーは日常的に使用されている小型の光センサーです。
非接触で物体が検出ができること、小型・長寿命、応対速度が速い、検出精度が高いという特徴を生かした使用例として、
・プリンターの印字ヘッドのホームポジション調整・紙送りの制御・タイミング制御などに使用されています。
・複写機の複写ドラムのタイミング制御・トナー量の検出・ズームセンサなどに使用されています。
・デジタルカメラのズーム制御・原点検知用などに使用されています。
・小さな物体の検出に応用することができます。
・白地上の黒マーク検出ができます。
・フォトトランジスタ側の電圧変化を読み取れます。

参考文献
https://www.fa.omron.co.jp/guide/technicalguide/24/20/index.html
https://www.omron.co.jp/ecb/sensor/pms-basics/basics?sectionId=basic#basics02
https://www.photosensor-blog.jp/blog/2018/11/21/firstphotosensor/2/
https://jp.sharp/products/device/about/electronics/photointr/index.html
https://omronfs.omron.com/ja_JP/ecb/products/pdf/ph_micro_gijyutu.pdf
https://www.rohm.co.jp/electronics-basics/photointerrupters/pi_what2

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