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フォトマイクロセンサの基礎知識

設計編 II : 受光素子 - フォトICの場合 - フォト・マイクロセンサの基礎知識

設計編 II : 受光素子側の設計

フォト・マイクロセンサをご使用いただくうえで具体的にどう設計するか説明します。
受光素子側の設計は、フォトトランジスタとフォトICのおおきく2種類に分類されます。

フォトICの場合

構成図

図1は、フォト・IC出力形フォト・マイクロセンサの回路構成図です (形EE-SX384、形EE-SX484) 。
この図を元に、フォト・IC出力形フォト・マイクロセンサの設計法を説明します。

図1. 回路構成図
回路構成図
LED順電流IF供給回路

LEDが単独に構成されていますので、外部から適切なレベルの電流を供給してやることが必要で、フォト・IC出力形フォト・マイクロセンサの設計で一番重要な項目です。

すなわち、どれ位の順電流IFで、受光側 (フォト・IC) が動作するか。がポイントであり、これさえうまく設計できれば、受光側 (フォト・IC) は、電源につなぐだけといった簡単な考え方で、フォト・IC出力形フォト・マイクロセンサを使いこなしていただくことができます。

さて、最適電流値についてですが、これは、カタログなどに示される特性の中で、「出力オフ (オン) 時LED電流」を知ることにより、設計することが可能となります。
表1は、形EE-SX384、形EE-SX484のカタログから、その一部を抜粋したものです。

表1. 各種要素における受光素子の依存性
項目 記号 特性 条件
出力オフ時LED電流 (形EE-SX384) IFTOFF 8mA MAX VCC=4.5~16V
Ta=25℃
出力オン時LED電流 (形EE-SX484) IFTON

さて、いよいよ設計に入ります。ポイントとしては、以下が必要条件となります。

形EE-SX384、形EE-SX484では、この値が最大8mAとなっており、実使用においては8mA以上の順電流IFを流すことになります。

では、8mA以上なら、8.1mAでも100mAでも良いのか…という事になりますが、これらについて、まず上限値は絶対最大定格で決定 (制限) されます。したがって、この上限値の設計は図2をもとに使用周囲温度 (最大値) より行ってください。

つぎに、必要でかつ十分なレベルですが、絶対最大定格以内でできる限り、高目の順電流IFを流すようにしてください。このレベルが (あまりに) 8mAに近い値ですと、温度変化や経年的な発光出力の低下、さらには塵埃などの付着による伝達効率の低下により受光側 (フォト・IC) が働かなくなることがあります。具体的にはIFTOFF(ON)の規格値の2倍程度の順電流IFを流すようにしてください。

図2. 温度定格図 (形EE-SX384、形EE-SX484)
温度定格図 (形EE-SX384、形EE-SX484)

図3に、フォト・IC出力形フォト・マイクロセンサの基本回路を掲げます。
なお、受光側における注意点としては、リレーなどを駆動する時は、図4のように、逆電圧吸収用ダイオードDを外付けするようにしてください。

図3. 基本回路
基本回路
図4. 誘導負荷時の接続例
誘導負荷時の接続例
受光側回路

電源端子 (図1の+、-端子) に、所定 (絶対最大定格) 内の電圧、出力端子 (図1のOUT端子) には、同様に所定内の電流 (出力電流IOUT) を流せば完了です。

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