【光電センサの基礎！】ダークオン・ライトオンの違いと現場での使い分け

光電センサの仕様をカタログや取扱説明書で確認していると、「ダークオン」や「ライトオン」というキーワードをよく目にします。

この「ダークオン」と「ライトオン」は、光電センサがどのように動作したら信号が出力されるのかを決める（設定する）もので、メーカーによって【制御出力】・【動作モード】・【出力モード】などと呼ばれています。

ただ、初心者の方の中には

と意味や使い分けが分からないという方も多いのではないでしょうか。

この記事ではそんな光電センサの「ダークオン」・「ライトンオン」の違いやその使い方について、分かりやすく解説しますので、是非参考にしてみてください。

光電センサのおさらい

ここで光電センサについて少しおさらいをしておきましょう。

光電センサは光を出す「投光器」と光を受ける「受光器」とに分かれ、この2種類を組み合わせて使用します。

投光器から出る光を受光器が受けている状態で、手や物で光をさえぎって受光器に光が当たらなくなったとき、受光器は「何かを検出した」という判断し信号を出力します。

これが光電センサの基本的な動作です。

光電センサの「ダークオン」ってなに？

「ダークオン」とは、投光器からくる光が物体でさえぎられることで、受光器に光が当たらなくなる（受光器が暗くなる）と、受光器が信号を出力する（オンする）モードのことを言います。

遮光されることで受光器がオン状態になることから、ダークオンのことを別名「遮光時オン」とも呼びます。

「受光器が暗い＝ダーク」と考えれば覚えやすいですね。

逆に、受光器に投光器からの光が当たると、受光器は明るくなる（＝ライト）ため、信号はオフになります。

ライトオンとは

「ライトオン」とは、投光器からくる光を受光器が受け取っている（受光器が明るくなる）状態になると、受光器が信号を出力する（オンする）モードのことを言います。

投光器の光が受光器に入光することでオン状態になることから、ライトオンは別名「入光時オン」とも表現されます。

ライトオンの場合は「受光器が明るい＝ライト」と考えれば分かりやすくなるかと思います。

逆に、投光器からの光が遮光されると、受光器は暗くなる（＝ダーク）ため、信号はオフになります。

センサの種類による動作モードの考え方

ここまででダークオンとライトオンの違いについて解説しましたが、センサの種類によって分かりにくい部分がありますので、整理してみたいと思います。

透過形

透過形光電センサは投光器と受光器が分かれているセンサで、投光器が受光器に向かって光を当てている状態（＝ライト）が「待機」状態となります。

透過形光電センサの場合、ダークオンモードだとワークを検出したときに受光器が信号を出力し、ライトオンモードだとワークを検出していないときに受光器が信号を出力します。

回帰反射形

回帰反射形の光電センサは光を反射させる反射板と組み合わせて使用する光電センサです。

投光器と受光器が一体となったセンサから光を反射板へ向かって出し、反射板から跳ね返った光をセンサが受け取っている状態（＝ライト）が「待機」の状態となります。

回帰反射形も透過形と同様、ダークオンモードではワークを検出したときに受光器が信号を出力し、ライトオンモードだとワークを検出していないときに受光器が信号を出力します。

拡散反射形

拡散反射形の光電センサは、投光器から出した光がワークに跳ね返って受光器に戻ってくることで、「ワークが有る」ことを検出できる光電センサです。

拡散反射形も投光器と受光器が一体となったセンサなのですが、空間に向かって光を出して受光器に光が戻ってきていない状態（＝ダーク）が「待機」状態であること、これが他のセンサとは異なる点です。

そのため、拡散反射形の場合はライトオンでワークを検出したときに信号が出力され、ダークオンではワークを検出している間は信号がオフになります。

この点は間違えやすいポイントなので注意して下さい。

ダークオンとライトオンの切り替え方

光電センサのダークオンとライトオンの切り替え方については以下の3パターンがあります。

購入時に選択する

光電センサの仕様に合わせて、ダークオン出力なのかライトオン出力なのかを最初に選んで買うという方法です。

同じ機種でも動作モードの違いによって末尾の型番が変わったりするケースがあります。

ただ、最近では1つの機種でどちらのモードも使えるというケースが多くなってきているため、購入時に型式を指定する必要が段々無くなってきました。

配線で切り替える

指定された配線方法によって動作モードを切り替えるという方式のものも存在します。

一般的なセンサの配線は「＋：茶」・「ー：青」・「出力：黒」という3本の場合が多いですが、動作モードを配線で切り替える方式の光電センサは、切り替えに使用するための配線が1〜2本追加されているのが特徴です。

例えば、「黒色の線がダークオン用の出力線、白色の線がライトオン用の出力線」であったり、「ライトオンにしたい場合は桃色の線と茶色の線を繋ぐ」といった具合ですね。

配線で動作モードを切り替える方式は、購入時のモード指定ミスが起きにくい反面、設置したあとで気軽に変更できないというデメリットがあります。

本体の操作で切り替える

最近の主流はセンサ本体の切替スイッチを操作して切り替えるという方式です。

引用先：オムロン（製品に関するFAQ）

この方式の光電センサは、動作表示灯の近くや裏側に切替スイッチが備わっていて、精密ドライバー等で回すことによって動作モードを簡単に切り替えることが出来ます。

引用先：オムロン（製品に関するFAQ）

ファイバーセンサのアンプなど、デジタル表示のパネルが備わっている機種などは、ボタンを押して切り替えることができるものも存在します。

切替スイッチで切り替える方式は、面倒な配線等を行わずに手軽に切り替えられる反面、予期せぬ誤動作を引き起こしてしまう可能性もありますので、操作は充分注意して行う必要があります。

ダークオンとライトオンの使い分け

ダークオンとライトオンの使い分けについて、様々なケースを想定して考えてみましょう。

透過形や回帰反射形をダークオンで使用する

透過形や回帰反射形でダークオンを選択する場合は、以下のような場面でよく使用されます。

コンベア上のワークを検出して信号を出力する

コンベア等のライン上に流れてくるワークを検出する場合に、透過形や回帰反射形のダークオンモードはよく用いられます。

コンベア上のワークのはみ出しを検出する

コンベア上のワークの有無だけではなく、正常な位置でワークが流れているかどうかの監視用にも非常によく使われています。

透過形や回帰反射形のライトオン

遮光したらオフになる透過形のライトオンは様々な使い方ができます。

装置の強制減速や動作制限

装置が暴走しないようにするための強制減速や、設備に動作制限をかけて動かなくするなどの用途では、透過形や回帰反射形のライトオンを使用します。

よくある方法としては、装置に付けたセンサが地上側のドッグ板を検出している間は動作制限がかかるようにしたり、逆に地上側（固定側）に付けたセンサの光軸を装置がさえぎっている間は、何かしらの規制を装置にかけたりすることなどです。

このような用途でダークオンを使用すると、センサの配線が断線するなどして信号が正常に入力されなかった場合に正しく機能しません。

動作モードをライトオンにして回路を組むと、断線やセンサの故障で信号が途切れた瞬間に機能が作動する為、装置としては使えなくなりますが動作不全による事故が起きにくくなります。

いわゆるフェールセーフの考え方ですね。

安全用途ではライトオンの設定が一般的です。

装置の位置確認（回帰反射形）

装置が動作し終わったあとの位置確認に回帰反射形のライトオンを使うことがあります。

地上側（固定側）に反射板を設置し、動く装置側にセンサの本体をライトオンにして取り付けておき、装置が正規の位置に停止したときに丁度反射板にセンサの光があたるようにします。

こうすることで、装置が正規の位置に停止したときに光が反射板に跳ね返ってセンサに当たるので、センサから信号が出力されて装置の位置確認ができます。

この使い方は様々なシーンで応用が可能です。

装置との簡単な通信（透過形）

透過形のライトオンは装置間の簡単な通信に応用ができます。

下の図で簡単に説明します。

例えば、Ａという装置とＢという装置があると仮定し、お互いに透過形のライトオンの光電センサを取り付けておきます。

Ａ装置が定位置に到着したことをＢ装置に教えたいとき、Ａ装置側の投光器の電源を入れてＢ装置の受光器に光を当てます。

するとＢ装置側の受光器から信号が出力されるので、Ｂ装置はＡ装置が定位置に着いたという情報を得ることができます。

そして、Ｂ装置が投光器の電源を入れてＡ装置の受光器へ光を当てることで、Ａ装置はＢ装置からの「ＯＫ」という回答を得られるわけです。

このように信号のやり取りを最初に決めて、透過形の光電センサを準備すれば簡単な通信ができるようになります。

今のように通信機器が発展していなかった時代は、このようにして装置間の通信を行っていました。

まとめ

以上、光電センサのダークオンとライトオンの違いと使い方について解説してきました。

ダークオンとライトオンの違いについては、受光器に光が当たるか当たらないかで考えると分かりやすいと思います。是非覚えておきましょう。

ダークオンとライトオンの使い方については、装置や場面によって実にたくさんの使い方があります。

上手に使い分けることで様々なシーンに応用できますので、ご自分で触りながら最適な方法を見つけてみて下さい。

この記事が皆さんの仕事の一助になれば幸いです。