光電センサの誤検知・チャタリングの原因と対策｜症状から絞る考え方

誤検知は、受光量のばらつきがしきい値に届いて起きる

判別センサは、受光量などの値をしきい値（閾値。ONとOFFを切り替える境目の値）と比べて、出力を決めます。この値は、毎回ぴったり同じではありません。ワークの色や通る位置で少しずつ違い、汚れや温度で日ごとにも動きます。

つまり、ワークがあるときの値も、ないときの値も、ある幅をもってばらついています。その幅の端がしきい値に届くと、判別を誤ります。

• 見逃し：ワークがあるときの値が、しきい値を割る
• 過検知：ワークがないときの値が、しきい値を越える
• チャタリング：値がしきい値のあたりを行き来し、出力がONとOFFを細かく繰り返す

しきい値からの離れ具合を「余裕度」と呼びます。受光量などがしきい値の何倍あるかで表し、大きいほど、少々ばらついても判定は変わりません。誤検知の原因探しは、余裕度が減った理由を探すことから始まります。

まず「どちらの値がしきい値に寄ったか」を見る

誤検知が起きると、センサの交換や感度の調整から手を付けたくなりますが、遠回りになりがちです。最初に、ワークがあるときとないときの受光量をアンプの表示で読み、設置したときの記録と比べます。どちらの値がしきい値に寄ったかで、疑う原因は3つに分かれます。

• 本来の信号が弱まった（光電センサでいう「入光側が下がる」）：レンズの汚れ、光軸のずれ、取り付けの緩み、ファイバの曲げ、ワークの色や光沢の変化
• 余計な信号が加わった（「遮光側が上がる」）：背景からの反射、回り込む光・透ける光、外乱光、並べたセンサどうしの相互干渉
• 値は変わらない：どちらの値もしきい値から遠いのに誤る。応答時間とワークの速さ、ワークのふらつき、配線や受け側の入力を疑う

比べる記録がなければ、どちらの値が動いたのかもわかりません。設置したときに受光量を記録しておくことが、トラブルを短く終わらせる近道です。

症状から、疑う原因と対策を引く

よくある症状と、疑う原因・対策をまとめます。

気をつけたいのは「感度を上げておけば直る」という考えです。原因が背景の反射のような余計な信号なら、感度を上げるとかえって過検知が増えます。原因がレンズの汚れなら、汚れは進み続け、やがてまた見逃します。確かめずに感度を変えると、症状が別の形に変わるだけのことがあります。

チャタリングと数え間違いには、応差とタイマ

境目の近くでワークがふらつくと、チャタリングが起きます。応差（ONになる値とOFFに戻る値の差）を広げると、その幅の中のふらつきでは出力が切り替わりません。ただし応差を狭くするほど、わずかな差を見分けられる代わりに、チャタリングしやすくなります。

光沢のある凹凸のワークでは、ワークが進むにつれ、反射光が受光部からそれる瞬間があります。受光量が一瞬だけしきい値を下回ると、1個のワークで出力が2回ONになり、PLCは2個と数えます。止めたワークで受光量を見ても、この症状は見えません。

この場合は、OFFに戻るのを決めた時間だけ遅らせる「オフディレイタイマ」で、短いOFFを無視させます。しきい値を下げて済ませると、背景の反射まで拾いやすくなり、今度は空のコンベヤでONになります。

タイマには引き換えもあります。ワークが動いていると、遅らせた時間はそのまま位置のずれになります。長すぎれば、続いて来た2個を1個と数えます。応答時間も同じで、速くするほど余裕度が下がり、干渉防止の効く台数も減ります。

疑う順序は「簡単なこと」と「変えたこと」から

原因がすぐにわからないときは、確かめる順序を決めておきます。

1. 症状を書き留める（いつから、どのくらい、どのワーク、何時に）
2. 変えたことを洗い出す（交換、改造、品種、設定、材料、配線）
3. 簡単に確かめられることから見る（表示、窓の汚れ、コネクタ、設定の値）
4. 条件を1つずつ変えて絞る
5. 原因を確かめてから直し、記録する

症状の出方も手がかりです。ある時から急に起きたなら、直前に変えたことを疑います。例えば、設備の安全カバーを光沢のある金属の板に替えたら、その反射でワークがないのにONになる、という形です。少しずつ悪くなるなら汚れや取り付けの緩みを、ときどき起きるなら同じ時に動くものを探します。

ほかの設備が動いたときだけ誤動作するなら、配線に入るノイズも疑います。その設備を止めて比べ、信号線を動力線から離す、シールドを接地するといった対策を取ります。

予備品との交換は、原因がセンサの側にあるかを確かめる手段です。替えても症状が消えなければ、原因は取り付けや配線、ワーク、周りの環境にあります。直ったことと、原因がわかったことは別です。