DE4228112C1 - Object detection arrangement - contains light source and receiver, comparator with comparison voltages controlled by micro-controller - Google Patents

Object detection arrangement - contains light source and receiver, comparator with comparison voltages controlled by micro-controller

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Abstract

The arrangement contains a light transmitter and receiver. The receiver signal is fed to at least one comparator (10) which detects on and off switch conditions relative to a comparison voltage on its other input. The comparator output is fed to the signal input of a micro-controller (11). The comparison voltages are generated via resistances connected to the second comparator input and activated by corresp. switching outputs of the micro-controller. USE/ADVANTAGE - For detecting all types of object which influence light transmission between source and receiver. Enables signal level monitoring with min. circuit costs. High degree of flexibility.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Durch die DE 90 10 998 U1 ist eine Komparatorschaltung zur Auswertung der Hell/Dunkelsignale einer Lichtschranke bekannt, bei der ein Komparator das Ausgangssignal eines dem lichtempfindlichen Empfänger nachgeschalteten Ver­ stärkers mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergleicht. Der Verstärkungs­ faktor des Verstärkers ist durch stufiges Verändern eines Widerstands veränder­ bar, wobei die Größe des die Verstärkung bestimmenden Widerstands durch den Stand eines Zählers bestimmt wird, der von zwei weiteren Komparatoren in der Weise beaufschlagt wird, daß er beim Unterschreiten eines vorgegebenen unte­ ren Schwellenwerts auf- und beim Überschreiten eines oberen Schwellenwerts abwärts zählt. Im Normalbetrieb bleibt der Zählerstand unverändert und die Ver­ stärkung gleich. Beim Ansprechen des Komparators mit der höheren Schwelle verringert dieser die Verstärkung und der Komparator mit der niedrigeren Schwelle erhöht beim Ansprechen die Verstärkung.DE 90 10 998 U1 describes a comparator circuit for evaluating the Light / dark signals of a light barrier known, in which a comparator Output signal of a Ver connected downstream of the photosensitive receiver stronger compares with a predetermined threshold. The reinforcement factor of the amplifier is changed by changing a resistance in stages bar, the size of the resistance determining the gain by the The status of a counter is determined by two further comparators in the Is acted upon such that he falls below a predetermined below their threshold up and when an upper threshold is exceeded counts down. In normal operation, the meter reading remains unchanged and the ver strengthening right away. When the comparator with the higher threshold responds this reduces the gain and the comparator with the lower one Threshold increases the gain when activated.

Durch diese Verstärkungsanpassung soll erreicht werden, daß das Ausgangssig­ nal zwischen den Schwellenwerten der beiden zusätzlichen Komparatoren ver­ bleibt.This gain adjustment is intended to ensure that the output signal ver between the threshold values of the two additional comparators remains.

In der DE 37 22 600 C2 ist eine Schaltungsvorrichtung für eine Lichtschranke dargestellt und beschrieben, die einen durch ein in einer Nachweisphase nachzu­ weisendes Objekt beeinflußbaren Strahlenpfad zwischen einem Lichtsender und einem Lichtempfänger aufweist. Dabei ist ein Speicher zum Speichern eines ersten und eines zweiten Ausgangssignals des Lichtempfängers vorgesehen, die einem starken und schwachen Lichtstrom während einer Funktionsprüfphase entsprechen. Beim Vorliegen des Mindestsignals bildet ein mit dem Speicher verbundener Schwellenwertrechner aus dem ersten und zweiten Ausgangssignal des Lichtempfängers den Schwellenwert für die Nachweisphase. Wenn das Aus­ gangssignal des Lichtempfängers bei einem schwachen Lichtstrom geringer ist als ein vorgegebener Wert, wird ein Alarmsignal abgegeben.DE 37 22 600 C2 describes a circuit device for a light barrier shown and described by a in a detection phase pointing object influenceable radiation path between a light transmitter and has a light receiver. There is a memory for storing one provided first and a second output signal of the light receiver, the a strong and weak luminous flux during a functional test phase  correspond. If the minimum signal is present, it forms with the memory connected threshold value calculator from the first and second output signals of the light receiver the threshold for the detection phase. If the end output signal of the light receiver with a low luminous flux is lower as a predetermined value, an alarm signal is given.

Diese Schaltungsvorrichtung soll stets mit hoher Präzision arbeiten, ohne daß ein manuelles Nachstellen oder eine Wartung (z. B. Staubentfernung) erforder­ lich sind.This circuit device should always work with high precision without manual readjustment or maintenance (e.g. dust removal) is required are.

Bei einem durch die DE 34 09 818 A1 bekannten optoelektronischen Abtastsys­ tem mit einer Lichtschranke erfolgt ein automatischer Abgleich der Lichtschran­ ke mit Hilfe eines Mikrorechnersystems mit zugehöriger Eingabe-Ausgabeein­ heit, wobei die Eingabeeinheit über eine Statusleitung mit dem Empfangsele­ ment und die Ausgabeeinheit über einige Treiberstufen mit nachgeschalteten Widerständen mit dem Lichtsender verbunden sind. Der Sendelichtstrom ist da­ bei durch wahlweise Parallelschaltung der Widerstände über die Treiberstufen stufenweise einstellbar und der Abgleich der Lichtschranke über deren Ansteu­ erströme erfolgt bei Aufruf einer entsprechenden Abgleichroutine im Mikrorech­ nersystem.In an optoelectronic scanning system known from DE 34 09 818 A1 With a light barrier, the light barrier is automatically adjusted ke with the help of a microcomputer system with associated input-output unit, the input unit via a status line with the receiver ment and the output unit via some driver stages with downstream Resistors are connected to the light transmitter. The transmission luminous flux is there by optionally connecting the resistors in parallel via the driver stages gradually adjustable and the adjustment of the light barrier via its control Currents occur when a corresponding calibration routine is called up in the microcheck system.

Mit einem derartigen Abtastsystem soll erreicht werden, daß auch während einer langen Betriebsdauer auftretende Änderungen der Eigenschaften der Bauelemen­ te sich nicht nachteilig auswirken können.Such a scanning system is intended to ensure that even during a changes in the properties of the construction elements occurring over a long period of operation could not have a negative impact.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Einrichtung der gattungsge­ mäßen Art eine Überprüfung der Signalpegel mit einem Geringstmaß an Schal­ tungsaufwand zu ermöglichen und bei Änderungen von Parametern wie Sende­ impulse, Tastverhältnis und Auswertetiefe eine hohe Flexibilität zu erreichen.The invention has for its object in a device of the genus a way of checking the signal levels with a minimal amount of scarf enable effort and when changing parameters such as transmission impulses, duty cycle and depth of evaluation to achieve high flexibility.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. This object is according to the invention with the features in the characterizing Part of claim 1 solved.  

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen charakterisiert.Further developments and expedient refinements of the invention are in the Characterized subclaims.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die ein Ausfüh­ rungsbeispiel schematisch veranschaulicht, erläutert. The invention is described below with reference to the drawing, which is an embodiment Example schematically illustrated, explained.  

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine qualitative Darstellung von vier abzufragenden Sig­ nalpegeln, Fig. 1 is a qualitative representation of four to query Sig nalpegeln,

Fig. 2 einen externen Komparator in schaltungstechnischer Zu­ ordnung zu einem Single-chip Microcontroller, Fig. 2 is an external comparator circuit technology in order to be a single-chip microcontroller,

Fig. 3 eine beispielsweise Zuordnung der die Vergleichsspan­ nungen am Komparator aktivierenden Pegel des Micro­ controllers zu den vom Komparator zu testenden Signal­ pegeln. Fig. 3 shows an example of the assignment of the comparison voltages on the comparator activating level of the micro controller to the signal to be tested by the comparator.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind dem beispielsweise im Empfänger einer Re­ flexionslichtschranke generierten Empfangssignal Ue vier Signal-Pegel zugeord­ net. Dies sind im einzelnen der Ausschaltpegel A, der Einschaltpegel E, der Reserve-Hysteresepegel RH und der Reservepegel R.As can be seen from FIG. 1, the received signal U e generated, for example, in the receiver of a reflection light barrier, is assigned four signal levels. These are the switch-off level A, the switch-on level E, the reserve hysteresis level RH and the reserve level R.

Diese Pegel werden, wie Fig. 2 zeigt, von einem Komparator 10, dessen inver­ tierendem Eingang das Empfangssignal Ue zugeführt wird, in Verbindung mit einem Microcontroller 11 vorzugsweise in Form eines Single-chip-controllers getestet. Dabei ist der Ausgang des an einer Spannung +Uv liegenden Komparators 10 an den bzw. einen Signaleingang 12 des Microcon­ trollers 11 angeschlossen, und mit dem nicht invertierenden Eingang des Kom­ parators sind beim Ausführungsbeispiel drei separate Referenzwiderstände R1, R2, R3 mit unterschiedlichen Widerstandswerten verbunden, die über die korres­ pondierenden Ausgänge H1, H2 und H3 des Microcontrollers 11 aktiviert werden, wodurch sich verschiedene Vergleichsspannungen ergeben. As shown in FIG. 2, these levels are tested by a comparator 10 , the inverting input of which is supplied with the received signal U e , in connection with a microcontroller 11, preferably in the form of a single-chip controller. The output of the comparator 10 , which is at a voltage + U v , is connected to the or a signal input 12 of the microcon troller 11 , and with the non-inverting input of the comparator, three separate reference resistors R 1 , R 2 , R 3 are in the exemplary embodiment connected with different resistance values, which are activated via the corresponding outputs H 1 , H 2 and H 3 of the microcontroller 11 , which results in different reference voltages.

Die Zuordnung der Signalzustände der Ausgänge H1, H2 und H3 zu den zu te­ stenden Signalpegeln A, E, RH und R ist der Fig. 3 zu entnehmen. Bei einer sehr begrenzten Länge des Sendeimpulses kann mit dieser Beschaltung ein Empfangssignal jeweils nur auf einen der vier genannten Signalpegel getestet werden. Das heißt, die Pegelprüfung erfolgt in diesem Fall seriell. Es besteht je­ doch auch die Möglichkeit, einer quasi-parallelen Auswertung durch Mehrfach­ abfrage während eines Eingangssignals. Die Pegel können auch parallel abge­ prüft werden, beispielsweise mit Hilfe eines zweiten Komparators.The assignment of the signal states of the outputs H 1 , H 2 and H 3 to the signal levels A, E, RH and R to be tested is shown in FIG. 3. With a very limited length of the transmit pulse, this circuit can only be used to test a received signal for one of the four signal levels mentioned. In this case, the level check is carried out serially. However, there is also the possibility of a quasi-parallel evaluation by multiple polling during an input signal. The levels can also be checked in parallel, for example with the aid of a second comparator.

Bei am Aktivierungseingang 13 des Microcontrollers 11 anliegenden Pegel "High" wird am Sender-Ausgang 14 das Sendesignal 15 beispielsweise mit einer Impulslänge von einigen Mikrosekunden und einer ca. 30mal längeren Perio­ dendauer ausgegeben. Das Sendesignal wird über einen Widerstand 25′ einer LED 25 zugeführt.When the level at the activation input 13 of the microcontroller 11 is "high", the transmission signal 15 is output at the transmitter output 14, for example with a pulse length of a few microseconds and an approximately 30 times longer period. The transmission signal is supplied via a resistor 25 'to an LED 25 .

An den Ausgang (PIN) 17 des Microcontrollers 11 ist eine Lumineszenz-Diode 18 über einen Widerstand 18′ angeschlossen, welche die Betriebsbereitschaft der Reflexionslichtschranke (anliegende Versorgungsspannung) bzw. einer Ultra­ schallschranke anzeigt. Die Farbe der LED 18 ist beispielsweise grün. Den Zu­ stand der Licht- bzw. Überwachungsstrecke indiziert eine LED 19, die über einen Widerstand 19′ an den Ausgang (PIN) 20 des Microcontrollers 11 ange­ schlossen ist und bei unterbrochener Lichtstrecke (kein Signal ) ausgeschaltet ist.At the output (PIN) 17 of the microcontroller 11 , a luminescence diode 18 is connected via a resistor 18 ', which indicates the operational readiness of the reflection light barrier (supply voltage applied) or an ultra sound barrier. The color of the LED 18 is green, for example. The status of the light or monitoring path is indicated by an LED 19 which is connected via a resistor 19 'to the output (PIN) 20 of the microcontroller 11 and is switched off when the light path is interrupted (no signal).

Die bei nicht unterbrochener Lichtstrecke z. B. gelb leuchtende LED 19 blinkt bei einem Empfangssignal ohne Reserve mit einer Frequenz von ca. 10 Hz. Dies bedeutet eine Vorwarnsignalgabe. Je nach Wahl wird nach einem, zwei oder mehr Empfangssignalen ohne Reserve der Kontrollausgang 21 nach ein- oder mehrmaliger Abdunkelung über den Ausgang 22 des Microcontrollers 11 und einen Transistorschalter 23 gesetzt, wodurch eine optische (z. B. höhere Blinkfrequenz) und/oder eine akustische Warnsignalabgabe gegebenenfalls in Verbindung mit einem Abschaltvorgang erfolgt. Sobald ein Signal mit Reserve detektiert wird, wird der Kontrollausgang 21 zurückgesetzt. Der Ausgang Q wird bei Reflexion (freier Lichtweg) durch den Ausgang (PIN) 24 des Micro­ controllers über einen Transistorschalter 26 gesetzt. Der Ausgang Q ist der zu Q inverse Ausgang.The z. B. yellow LED 19 flashes when there is a receive signal without reserve at a frequency of approximately 10 Hz. This means that a warning signal is given. Depending on the choice, after one, two or more receive signals without reserve, the control output 21 is set after darkening once or several times via the output 22 of the microcontroller 11 and a transistor switch 23 , as a result of which an optical (e.g. higher flashing frequency) and / or a acoustic warning signal may be given in connection with a switch-off process. As soon as a signal with reserve is detected, the control output 21 is reset. The output Q is set by reflection (free light path) through the output (PIN) 24 of the micro controller via a transistor switch 26 . The Q output is the inverse of Q output.

Das Empfangssignal Ue kann auch an den invertierenden Eingang des Kompara­ tors 10 angelegt und dementsprechend können die Widerstände RI, RII, RIII an dessen nicht invertierenden Eingang angeschlossen werden. Hierdurch kehrt sich lediglich die Wirkungsrichtung um.The received signal U e can also be applied to the inverting input of the comparator 10 and accordingly the resistors R I , R II , R III can be connected to its non-inverting input. This only reverses the direction of action.

Wird der Einschaltpegel E beispielsweise von zwei aufeinanderfolgenden Ein­ gangssignalen erfüllt, so wird die Reflexionslichtschranke eingeschaltet. Bei z. B. zwei aufeinanderfolgenden fehlenden Impulsen am Ausgang des Komparators 10 wird die Lichtschranke ausgeschaltet. Nach dem Einschalten der Reflexions­ lichtschranke wird im nächsten Sendezyklus der Reservepegel RS geprüft. Er­ reicht dieser den erforderlichen bzw. vorgegebenen Wert, so erfolgt im nächsten Zyklus die Umschaltung auf den Reserve-Hysterese-Pegel RH und dessen Prü­ fung.If the switch-on level E is fulfilled, for example, by two successive input signals, the reflection light barrier is switched on. At z. B. two successive missing pulses at the output of the comparator 10 , the light barrier is switched off. After switching on the reflection light barrier, the reserve level RS is checked in the next transmission cycle. If it reaches the required or specified value, the next cycle will switch to the reserve hysteresis level RH and test it.

Bei fehlender Signalreserve RS erfolgt das Umschalten auf den Ausschaltpegel A. Ist dieser erfüllt, wird anschließend wieder auf Reserve RS getestet. Bei z. B. dreimaliger Abdunkelung, ohne daß ein Signal mit Reserve aufgetreten ist, wird wie bereits erwähnt worden ist, der Kontrollausgang 21 des Mikrocontrol­ lers 11 aktiv. If there is no RS signal reserve, the system switches to switch-off level A. If this is met, the RS test is then carried out again. At z. B. three times darkening, without a signal with reserve has occurred, as already mentioned, the control output 21 of the microcontroller 11 is active.

Den Ausgängen Q, und 21 kann ein gemeinsamer Kurzschluß-Eingangspin des Mikrocontrollers 11 zugeordnet sein. Ein High-Signal an diesem PIN führt dann zum Abschalten aller drei Ausgänge.A common short-circuit input pin of the microcontroller 11 can be assigned to the outputs Q, and 21 . A high signal at this PIN then turns off all three outputs.

Claims (11)

1. Aus einem Sender und einem ein Empfangssignal abgebenden Empfänger bestehende Einrichtung zum Erfassen von Gegenständen aller Art, die inner­ halb einer Strahlungsstrecke die Strahlungsübertragung vom Sender zum Empfänger beeinflussen, bei der das Empfangssignal wenigstens einem Komparator zugeführt wird, der das Empfangssignal an seinem ersten Ein­ gang jeweils hinsichtlich seiner durch Vergleichsspannungen an seinem zwei­ ten Eingang bestimmten Ein- und Ausschaltbedingung sowie bezüglich der Signalreserve überprüft, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kom­ parators (10) an einen Signaleingang eines Microcontrollers (10) angeschlos­ sen ist und die Vergleichsspannungen über mit dem zweiten Eingang des Komparators (10) verbundene und von korrespondierenden Schaltausgängen des Microcontrollers (11) aktivierte Widerstände erzeugt sind.1. From a transmitter and a receiving signal emitting device for detecting objects of all kinds that influence the radiation transmission within a radiation path from the transmitter to the receiver, in which the received signal is supplied to at least one comparator, which receives the received signal at its first on gear each checked with regard to its on and off condition determined by reference voltages at its two th input and with respect to the signal reserve, characterized in that the output of the comparator ( 10 ) is connected to a signal input of a microcontroller ( 10 ) and the reference voltages are connected via resistors connected to the second input of the comparator ( 10 ) and activated by corresponding switching outputs of the microcontroller ( 11 ) are generated. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten Eingang des Komparators (10) drei voneinander verschiedene Widerstände (RI, RII, RIII) anschließbar sind, denen jeweils ein separater Ausgang am Microcontroller (10) zugeordnet ist und der Komparator (10) das Empfangs­ signal außer auf die Ein- und Ausschaltbedingung sowie die Signalreserve auch auf den Reserve-Hysteresepegel hin testet.2. Device according to claim 1, characterized in that three different resistors (R I , R II , R III ) can be connected to the second input of the comparator ( 10 ), each of which is assigned a separate output on the microcontroller ( 10 ) and the comparator ( 10 ) tests the received signal in addition to the switch-on and switch-off condition and the signal reserve also for the reserve hysteresis level. 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Eingang des Komparators (10) sein nicht invertierender Eingang ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the second input of the comparator ( 10 ) is its non-inverting input. 4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wi­ derstände (RI, RII, RIII) einstellbar sind.4. Device according to claim 2 or 3, characterized in that the Wi resistances (R I , R II , R III ) are adjustable. 5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Microcontroller (11) bei anliegender Versorgungsspannung eine Lichtquelle (18) zur Betriebsbereitschaftsanzeige aktiviert. 5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the microcontroller ( 11 ) activates a light source ( 18 ) to indicate readiness for operation when supply voltage is present. 6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einer Licht­ strecke als Strahlungsstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß der Microcontroller (11) eine den Zustand der Lichtstrecke anzeigende Lichtquelle (19) steuert.6. Device according to one of the preceding claims with a light path as a radiation path, characterized in that the microcontroller ( 11 ) controls a light source ( 19 ) indicating the state of the light path. 7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die anzeigende Lichtquelle (19) bei fehlendem Gutsignal Blinksignale abgibt.7. Device according to claim 6, characterized in that the indicating light source ( 19 ) emits flashing signals in the absence of a good signal. 8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei fehlenden Gutsignalen nach ein- oder mehrmaliger Abdunklung der Lichtstrecke ein Kontrollausgang mit Steuerfunktion und/oder optisch/akustischer Warnsig­ nalabgabe gesetzt wird.8. Device according to claim 7, characterized in that in the absence Good signals after darkening the light path one or more times Control output with control function and / or visual / acoustic warning signal nalabgabe is set. 9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Microcontroller ein Single-Chip-Controller ist.9. Device according to one of the preceding claims, characterized records that the microcontroller is a single-chip controller. 10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sie als Reflexionslichtschranke ausgebildet ist.10. Device according to one of the preceding claims, characterized records that it is designed as a reflection light barrier. 11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-5 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß sie als Ultraschallschranke ausgebildet ist.11. Device according to one of claims 1-5 or 9, characterized net that it is designed as an ultrasonic barrier.
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