3. 解 説 25 3．解 説 3.1 フォトセンサの原理と当社製品の特長 発光素子 受光素子 フォトセンサとは、光の特性を利用して物体の位置検出 や有無検出を行うセンサです。 ケース 当社では、フォトセンサの構造、用途により ①フォトインタラプタ ②反射型フォトセンサ ③回帰反射型フォトセンサ ④分離型フォトセンサ ⑤アクチュエータ型フォトセンサ 図1 ⑥フォトレベルセンサ に大別し、各センサについて様々な製品を取り揃えてお 赤外発光ダイオード フォトトランジスタ ります。 ①フォトインタラプタ Cathode Collector Anode Emitter フォトインタラプタは、光半導体素子である発光素子、 受光素子とそれらを組込むケースで構成される図 1 の様な フォトセンサです。 フォトインタラプタの構造は、発光素子と受光素子が対 向して配置されており、その間を物体が通過し光をさえぎ 図 2 OJ-161 ることで物体の検出を行ないます。 物体検出をする場合の例として、OJ − 161 を図 2 に示し ます。OJ− 161は、発光素子に赤外発光ダイオードを使用 当社では、設置条件、使用目的に合わせてお選び出来る ように各種フォトインタラプタを取り揃えております。 し、受光素子にフォトトランジスタを使用したフォトイン タラプタです。 物体検出をする場合には、赤外発光ダイオードに一定の ●スリット幅とスリット形状 ・検出精度に応じて選択 電流を流し、発光される赤外光を受光素子であるフォトト ランジスタで受け、コレクタ電流として出力します。 その後、発光素子、受光素子間に物体が挿入されると光 0.50 0.25 （赤外光）が遮光され、フォトトランジスタにはコレクタ電 流が流れなくなります。 このように、コレクタ電流の変化を読み取ることで物体 検出を行なっています。 また、上述したようなフォトトランジスタを使用したセ ンサでは、使用する回路定数により特性が変化するため （光電流−コレクタ・エミッ LED に流す順電流 IF と IL − VCE タ間電圧）特性から回路定数を定め動作特性を決定します。 図 3 OJ-155 （左） と OJ-1605 （右） 一方、フォトトランジスタ以外の受光素子としては必要 な周辺回路を 1 チップに集積化したフォト IC や外乱光に強 ・検出体の検出方向に応じて選択 い光変調方式フォト ICなどがあります。また、これらの受 光素子を使用したセンサでは、TTL，CMOS などへの直結 が可能となっております。 0.50 （2）高信頼性、長寿命。 0.50 フォトインタラプタの特長として、 （1）非接触で物体検出が可能。 （3）検出位置精度が高い。 （4）応答速度が速い。 （5）電気回路との接続が容易。 などがあげられます。 26 図 4 OJ-161 （左） と OJ-261 （右） ②反射型フォトセンサ ●出力形態 フォトトランジスタ出力の他に各種出力形態に応じた製 反射型フォトセンサは、フォトインタラプタと同様に発 光素子と受光素子が一つのケースに組み込まれていますが、 品を取り揃えております。 両素子の発光面と受光面は検出体に向き合う方向に配置さ ・フォト IC出力 4タイプ オープンコレクタ、入光時―出力トランジスタオン オープンコレクタ、入光時―出力トランジスタオフ れています。 検出体が光路を通過すると、発光素子から照射された光 プルアップ抵抗付き、入光時―出力トランジスタオフ が検出体に反射し、その反射光を受光素子で受けることで プルアップ抵抗付き、入光時―出力トランジスタオン 出力信号が変化します。 ・3.3V、5V、12V駆動型フォト IC出力 また、図 5 に示すように反射型フォトセンサは構造上、 ・光変調方式フォト IC出力 受光素子が外に向かって設置されておりますので、外乱光 ・2線式 の影響を非常に受けやすくなっております。 データブックに記載されていない出力形態をご用命の際 は当社営業窓口までお気軽にご相談下さい。 当社では、出来る限り外乱光の影響を避けるように設計 しておりますが、反射型フォトセンサを設置して頂く際に は十分な配慮が必要となります。 ●防塵型フォトインタラプタ 防塵型フォトインラタプタは、スリットへのほこりや紙 検出体 粉の目詰まりによる光量や感度の劣化を防ぐ為に開発され た製品です。スリットへの目詰まりが懸念されるご使用環 境においては、 防塵型のフォトインタラプタをご利用下さい。 発光素子 受光素子 ケース ・コネクタ付き ・一点ねじ取り付け 図5 さらに、当社では各種検出距離、出力形態、取り付け形 写真 1 OJ-4506-N23 状に応じた反射型フォトセンサを取り扱っております。 特に、外乱光に強い光変調方式フォト ICを採用した反射 型フォトセンサでは同一外形形状の中からご用命の検出距 離、出力形態に合わせて製品を選ぶことができます。 ・コネクタ付き ・スナップイン取り付け 写真 2 OJ-4606-N23 写真 4 OHシリーズ ・コード付き 検出距離 ［mm］ 検出時 出力電圧 High 検出時 出力電圧 Low 1〜9 OH-117-A5 OH-118-A5 4〜18 OH-217-A5 OH-218-A5 9〜25 OH-317-A5 OH-318-A5 ・一点ねじ取り付け 写真 3 OJ-3305-30N8 27 3．解 説 ③回帰反射型フォトセンサ ●用途に応じた特別仕様 回帰反射型フォトセンサは、センサとプリズムを対向に 配置させて使用します。 ・信頼性の要求される設置場所においては、金メッキコ ネクタを採用することで信頼性を向上させた製品をご 検出体が無い状態では、発光面から照射された光をプリ ズムを介して受光面で受け、コレクタ電流として出力しま 推奨いたします。 例）ON-111-N27、ON-121-N27 す。 （図 6）逆に、検出体がセンサとプリズムの間に挿入さ れると、光が物体によって遮断されコレクタ電流が流れな くなります。 ・センサを多数個使用する場合には、コード数削減の為 センサに電源端子を 2 本設けた製品をご推奨いたしま また、プリズムを用いることにより片側配線でご使用で きるメリットがあります。 す。 2 本の電源端子をセンサ間の接続に使用することで省 配線が可能になります。 例）ON-1111-N23、ON-1211-N23 プリズム 検出体 発光側 受光側 センサ本体 Cathode 図6 Emitter Cathode Emitter Cathode Emitter Vcc 回帰反射型フォトセンサの標準品と特別な用途に応じて 図 7 接続例 開発された製品をご紹介いたします。 ④分離型フォトセンサ ●回帰反射型フォトセンサの標準品 分離型フォトセンサは、発光素子と受光素子がそれぞれ 個別にケースに組み込まれています。 （図 8） ・小型形状 分離型フォトセンサは、発光側と受光側を対向に配置さ せ、その間を物体が通過し、光をさえぎることで物体検出 を行ないます。 また、発光素子と受光素子が一つのケースに組み込まれ たフォトインタラプタと異なり、発光素子、受光素子間の 写真 5 ON-111-N24 （左） と ON-121-N24 （右） 距離をセンサの能力内で任意に設定することが可能です。 ・スナップイン取り付け 発光素子 受光素子 コネクタ 写真 6 ON-171-N8 （左） と EON-5041-701 （右） ・長距離 （センサ、プリズム間距離 50mm） 図8 当社では、発光素子、受光素子間の距離を 0mm〜 100mm ま で 設 定 で き、防 塵 効 果 の 高 い OF-11T-N23 （受 光 側） 、 OF-11R1-N23 （発光側） と光変調方式フォト IC を採用する ことで外乱光に強く、検知距離 0mm 〜 300mm を実現した 写真 7 ON-658-N29 28 OZ-120181A-702をご用意しております。 ⑤アクチュエータ型フォトセンサ アクチュエータ型フォトセンサは、フォトインタラプタ と回転動作するレバー （アクチュエータ）を一体化させたセ アクチュエータ形状 14 種類 ンサです。 CHOICE!! コネクタ,ハウジング 20種類 CHOICE!! 写真 8 通常、無負荷状態では、レバーが光をさえぎる状態に位 置しておりますが、検出体がレバーを動かすことで光を透 過させ、物体の有無を検出します。 レバーの形状を任意に設計することで、さまざまな場所、 用途に合わせて使用することが出来ます。 図9 また、アクチュエータ型フォトセンサは、光をさえぎる ことが出来ない透明な物体でも検出することが出来ます。 ※詳細につきましては、P.178をご参照ください。 当社のアクチュエータ型フォトセンサは、様々な用途、設 置条件に対応できるように豊富なバリエーションを取り揃 ⑥フォトレベルセンサ フォトレベルセンサは、ケース内部から照射された光が えております。 特に OS–3x1 シリーズ、OS–3x05 シリーズ、OS–5x1 シ リーズ、OS–5x05 シリーズにつきましてはケース形状 8 種 類、出力形態 6種類、レバー （アクチュエータ）形状 14種類、 樹脂 （ケース）を透過して屈折率の異なる媒質中に照射され る際の光の現象を原理としております。 空気中では、発光素子から照射された光の多くは樹脂と 汎用コネクタ及びハウジング付きコード各 10種類、コード 空気中の境界面で反射し、受光素子で受けます。一方、液 長 50mm〜 990mmの中より自由に選択し、組み合わせて出 体中では、照射された光はその大部分が液中へと透過しま 来る製品を常時ご用意しております。 す。 （図 10） このときの出力信号の変化を液面検知の信号としています。 ●アクチュエータ型フォトセンサの選択組み合わせ 出力形態 6 種類 発光素子 受光素子 空気 CHOICE!! フォトトランジスタ出力 液体 空気 液体 ケース形状 8 種類 図 10 CHOICE!! 当社では、灯油及びシリコンオイルの液面検知センサと して同形状のセンサより PNP トランジスタ出力または、 フォト IC出力をお選びすることが出来ます。 また、取り付け面からの検出距離をご使用の環境に合わ せカスタムにて対応することができます。 29 3．解 説 3.2 型名構成 ■フォトインタラプタ 【基板直付け】 OJ 16 1 OJ 45 1 N23 OJ 31 1 30 製品シリーズ分類 OJ：フォトインタラプタ ケース形状（ケース形状別に付与されています。 ） 出力形態（全ての製品シリーズにおいて共通） 1 ： フォトトランジスタ出力 2 ： フォトトランジスタ出力（プルアップ抵抗付き） 5 ： フォトIC出力（オープンコレクタ，入光時―出力トランジスタオン） 6 ： フォトIC出力（オープンコレクタ，入光時―出力トランジスタオフ） 7 ： フォトIC出力（プルアップ抵抗付き，入光時―出力トランジスタオフ） 8 ： フォトIC出力（プルアップ抵抗付き，入光時―出力トランジスタオン） 9 ： その他 【コネクタ付き】 製品シリーズ分類 OJ：フォトインタラプタ ケース形状 出力形態（ 〔基板直付け〕の型名構成をご参照ください。 ） コネクタ記号（コネクタ別に付与されている記号です。 ） 【コード付き】 製品シリーズ分類 OJ：フォトインタラプタ ケース形状 出力形態（ 〔基板直付け〕の型名構成をご参照ください。 ） コード長表記 （Ex．）OJ-311-30N8→コード長：30×10＝ 300mm ハウジング記号（ハウジング別に付与されている記号です。） 30 N8 ■その他製品群の型名構成 OM 37 1 A8 製品シリーズ分類 OG ： 光変調方式フォトインタラプタ OD ： 2 線式フォトインタラプタ OF ： 分離型フォトセンサ OZ ： 光変調方式分離型フォトセンサ OM： 反射型フォトセンサ OH ： 光変調方式反射型フォトセンサ ON ： 回帰反射型フォトセンサ OS ：アクチュエータ型フォトセンサ OL ：フォトレベルセンサ ケース形状 出力形態（■フォトインタラプタ〔基板直付け〕の型名構成をご参照ください。 ） コネクタ記号（コネクタ別に付与されている記号です。） ※〔基板直付け〕及び〔コード付き〕の製品につきましても■フォトインタラプタの型名構成と同様になります。 注記： ●フォトインタラプタ，アクチュエータ型フォトセンサ OJ-53 0 5-A5……………製品識別番号 フォトIC出力の製品に限り出力形態を表す数字の前に 製品識別番号が付与される場合があります。 ●分離型フォトセンサ OF-11 T -N23……………発光側 OF-11 R 1-N23……………受光側 ●アクチュエータ型フォトセンサ OS-5105 A -N2……………アクチュエータ形状記号※ OS-511A-N2 R ……………制限抵抗付 （※）アクチュエータ形状は、ケース形状ごとにA，B，C， ……………と付与されています。 （但し、OS-3x1シリーズ，OS-3x05シリーズ，OS-5x1シリーズ，OS-5x05シリーズ OS-955A-A5，OS-965A-A5に付与されるアクチュエータ形状記号は、共通の アクチュエータ形状を示します。 ） ●フォトレベルセンサ OL-119 0 -20N17……………取り付け面からの検出位置（37mm） 31 3．解 説 3.3 標準品と準標準品 ●標準品 当社では、永年にわたり多種多様なフォトセンサの製品化を行なってまいりました。 その中でも、需要頻度が高く、汎用性のあるフォトセンサを集め 『標準品』としました。 標準品フォトセンサは、短納期に応じることができる製品です。 ●準標準品 準標準品は、標準品フォトセンサの出力形態違い、コネクタ違い、コード長違いを基本に豊富に取り揃えており、 お客様のニーズにマッチした製品を幅広い製品群の中から選ぶことが出来ます。 ［準標準品の紹介］ 当社では、本データブック掲載製品以外の製品も多数取り扱っております。 ・フォト ICの出力タイプ フォト IC出力の製品は、ICの出力タイプを下記の中からお選びすることが出来ます。 ① オープンコレクタ、入光時―出力トランジスタオン ② オープンコレクタ、入光時―出力トランジスタオフ ③ プルアップ抵抗付き、入光時―出力トランジスタオフ ④ プルアップ抵抗付き、入光時―出力トランジスタオン ・コード長 コード長は、50mmから 10mm刻みで 990mmまでお選びすることができます。 ・コネクタ 標準品の他に準標準品としてコネクタ違いの製品を取り揃えております。 ［推奨コネクタ］ 型番 メーカー名 端子間ピッチ ［mm］ ストレート ライ トアングル ハウジング 2 292133-3 292250-3 179228-3 2． 5 171825-3 171826-3 171822-3 2 B3B-PH-K-S S3B-PH-K-S PHR-3 2． 5 B3B-EH S3B-EH EHR-3 2 53253-0370 53254-0370 51065-0300 2． 5 5045-03A 5046-03A 51191-0300 タイコ エレクトロニクス アンプ（株） 日本圧着端子製造 （株） 日本モレックス （株） 上記以外のコネクタに関しても取り扱っておりますので、当社営業窓口までお気軽にお問い合わせください。 32 3.4 用語・記号 用 語 記号 解 説 絶対最大定格 Absolute Maximum Rating ー 瞬時たりとも超過してはならない限界値 周囲温度 Ambient Temperature TA センサの周囲の温度 直流順電流 Forward DC Current IF アノード・カソード間を順方向に流れる直流電流 直流順電流低減率 Forward DC Current Derating 直流逆電圧 Reverse DC Voltage VR アノード・カソード間で逆方向に印加される電圧 許容損失 Power Dissipation PD アノード・カソード間で許容し得る電力損失 パルス順電流 Pulse Forward Current IFP 指定のパルス幅、 デューティ比におけるパルス動作時の順電流 電源電圧 Supply Voltage VCC センサを動作させる為の供給電圧 出力電圧 Output Voltage VO 出力トランジスタのGND・出力端子間の電位差 出力電流 Output Current IO 出力トランジスタのコレクタに流れる電流 出力許容損失 Power Dissipation PO 出力トランジスタで消費される電力許容値 出力許容損失低減率 Power Dissipation Derating ΔPO / ℃ 温度変化に対する出力許容損失の低減率 コレクタ・エミッタ間電圧 Collector-Emitter Voltage VCEO ベース端子を開放にしたときのコレクタ・エミッタ間に印加される電圧 エミッタ・コレクタ間電圧 Emitter-Collector Voltage VECO ベース端子を開放にしたときのエミッタ・コレクタ間に印加される電圧 コレクタ電流 Collector Current IC コレクタ電極に流れる直流電流 コレクタ損失 Collector Power Dissipation PC コレクタで許容し得る電力損失 コレクタ損失低減率 Collector Power Dissipation Derating 順電圧 Forward Voltage VF 順方向に電流を流した時のアノード・カソード間の電圧降下値 逆電流 Reverse Current IR アノード・カソード間を逆方向に流れる電流 ピーク発光波長 Peak Wavelength （LED） λp 発光スペクトルにおいて発光強度が最大となる波長 ピーク感度波長 Peak Wavelength（Detector） λp 受光感度が最大となる波長 暗電流 Off-State Collector Current ICEO 光を遮断した状態で、受光素子端子間に規定の電圧 （VCE） を印加した時に流れるコ レクタ電流 光電流 Light Current IL もれ電流 Leak Current ILEAK コレクタ・エミッタ間飽和電圧 Collector-Emitter Saturation Voltage ハイレベル出力電圧 High Level Output Voltage VOH 規定されたハイレベル出力電流が出力端子に流れるときの出力電圧値 ローレベル出力電圧 Low Level Output Voltage VOL 規定されたローレベル出力電流が出力端子に流れるときの出力電圧値 ハイレベル出力電流 High Level Output Current IOH 規定されたハイレベル出力電圧条件において出力端子に流れる出力電流値 ローレベル出力電流 Low Level Output Current IOL 規定されたローレベル出力電圧条件において出力端子に流れる出力電流値 消費電流 Current Consumption ICC 回路の電源端子に流れ込む電流 応答時間 Switching Time ー 入力に対し応答する出力の時間 上昇時間 Rise Time tr 出力が 10％から90％までに上昇するのに要する時間 下降時間 Fall Time tf 出力が 90％から10％までに下降するのに要する時間 L→ H伝搬時間 Propagation Delay Time L→ H tpLH 入力のオフ→オン （オン→オフ） 時から出力のローレベル→ハイレベル時までに 要する時間 H→ L伝搬時間 Propagation Delay Time H→ L tpHL 入力のオフ→オン （オン→オフ） 時から出力のハイレベル→ローレベル時までの 要する時間 動作温度 Operating Temperature Range Topr センサの機能を損なわずに動作させる周囲温度範囲 保存温度 Storage Temperature Range Tstg 無動作状態において保存可能な周囲温度範囲 半田付け温度 Soldering Temperature Tsol 素子の機能を損なわずに端子を半田付けし得る温度 ΔIF / ℃ ΔPC / ℃ 温度変化に対する許容順電流の低減率 温度変化に対する許容コレクタ損失の低減率 コレクタ電極に流れる直流電流 （入力光によりフォトトランジスタに流れるコレクタ電流） 外乱光を遮断した状態で、 フォトインタラプタでは遮光時、反射型フォトセンサにおい ては検出体がない時（回帰反射型フォトセンサにおいてプリズムが無い時）に、入力 電流が流れる時のコレクタに流れる直流電流。 （暗電流も含む） VCE（sat） 指定の飽和条件のときのコレクタ・エミッタ間電圧 33
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