フォトマイクロセンサー – metoree本番管理

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。

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。

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。

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。

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は、種類によって異なります。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、最も適したものを選ぶことが大切です。

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ます。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点がデメリットです。

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。

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点がデメリットです。

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のがデメリットです。

アクチュエータータイプは、透視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点がデメリットです。

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。設計時のポイントは、順電流の最適レベルを考慮、選定してから制限抵抗値を設計することです。また、逆電圧が加わる場合は、LEDと逆並列にダイオードを設計します。

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可能です。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正常な動作をします。

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に留意が必要です。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測定し、それらの比を算出しなければなりません。