AT6392U1 - Optischer sensor - Google Patents

Abstract

Optischer Sensor zur Auswertung von optisch unterschiedlichen Signalen (optischen Differenzen), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Lichtquellen (21, 22) und ein Lichtempfänger (3) vorhanden sind, die die verschiedenen optischen Eigenschaften wie Abschwächungen, Tönungen oder Verfärbungen sequentiell mißt. Die Anordnung weist eine hohe Stabilität gegen Drift auf, da nur die Differenzen zwischen mindestens zwei optischen Signalen mit einem Sensor ausgewertet werden.

Description

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   Aufgabenstellung :
Optische Helligkeitsunterschiede informieren in der   Mess- und Regeltechnik   z. B. über unterschiedliche
Positionen. Farbumschläge treten häufig in der Chemie, Biologie und Verfahrenstechnik auf, wobei durch den sehr kostengünstigen Vergleich von mindestens 2 Farbwerten die gewünschte Information zu erhalten. Abhängig von den Eigenschaften der Lichtquellen und der Sensoren kann heute der gesamte optische Bereich von Ultraviolett bis Infrarot mittels einer einfachen Schaltungsanordnung für   Mess- und Regeizwecke   abgedeckt werden, wenn die zu untersuchenden Effekte durch entsprechende Verschiebungen in der Helligkeit oder in der Farbe nachweisbar sind.

   Nicht zuletzt kann ein erfindungsgemäss beschriebener Sensor auch für die Einhaltung von   Qualitätsmerkmalen   im
Bereich Farbauftragung und Drucktechnik verwendet werden, um hier ebenfalls kostengünstig bestimmte Qualitätsmerkmale sicherzustellen. Ein vergleichbarer Sensor ist in der Patentschrift US 4063822A beschrieben, allerdings deutlich aufwendiger als die hier vorgestellte Entwicklung. 



    Lösung :    Der Grundgedanke der Entwicklung lag darin, eine einfache Schaltung zu schaffen, die in der Lage ist, geringe Farbunterschiede auszuwerten, wobei die Arbeitspunkt sowohl der Leuchtdioden, als auch der Lichtquellen, mit geringstem Aufwand zueinander in einer stabilen Relation bleiben. Als Lösung ergab sich die Aufteilung des Signals zwischen dem Lichtsensor und der Auswerteschaltung auf ein Tiefpassfilter und auf einen direkten Signalpfad mit einem anschliessenden Komparator. Das Tiefpassfilter bildet einen Mittelwert des Signals, zu dem die einzelnen Signalkomponenten in Relation zum Mittelwert höher oder niedriger liegen. Diese gleitende Arbeitsweise gestattet einen stabilen Betrieb des Sensors mit einem Minimum an Abgleicharbeit.

   Es sind bei n   Licht- oder Farbkanälen   nur mehr n-1   Abgleichregler erforderlich.   

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   Beschreibung einer beispielhaften Anordnung (Abbildung   1) :  
Der Sensor besteht aus den Baugruppen: Taktgenerator -1-, Lichtquellen -2-, Empfänger -3-, Ver-   stärker -4- und   dem   Synchrondemodulator -5- und   den   Signa) ausgängen-6-. Der Taktgenerator-1-   erzeugt ein Taktsignal für mindestens 2 Ausgänge bzw. Lichtquellen -21- und -22-. Das Taktsignal wird über die   Verbindung -11- dem Synchrondemodulator -5- zugeführt.   Zwischen den Lichtquellen - 21- und -22- und dem   Empfänger-3- besteht   eine optische Verbindung -23-, deren Eigenschaften ausgewertet werden.

   Die optische Verbindung -23- kann entweder direkt beschaffen sein (Lichtschranke oder Durchlicht durch ein Objekt) oder reflektiv, falls die Beschaffenheit einer Oberfläche überprüft werden soll. Der   Verstärker -4- verstärkt   das Signal vom optischen   Empfänger -3- und   bereitet es für den   Synchrondemodulator -5- auf.   Der   Verstärker -4- gibt   ein stufenförmiges Signal an die Verbindungsleitung -41- ab. Die einzelnen stufenförmigen Signalanteile von der Verbindungsleitung -41- werden im   Synchrondemodulator -5- den einzelnen Taktimpulsen   zugeordnet, gespeichert und über die Ausgänge -6- ausgegenben. 



  Abbildung 2 zeigt die vereinfachte Konstruktion des optischen Sensors. Der Synchrondemodulator -5wird durch eine   Leuchtdioden-Widerstandskombination -85-, -86- ersetzt.   Das Signal der Leitung -41wird über die   Widerstände -81- und -83- aufgeteilt.   Auf den Widerstand -81- folgt ein Kondensator- 82-, der als Tiefpassfilter mit einer Grenzfrequenz von rund 1/5 des Takts -1- ausgelegt ist. Beide Signale von den   Widerständen -81- und -83- werden   auf die Eingänge des Komparators -84geleitet. Das Ausgangssignal des   Komparators -84- führt   zu der bereits beschriebenen LeuchtdiodenWiderstandskombination -85- -86- als Synchrondetektor und optische Anzeige. 



  Die   Leuchtdioden -21- und -22- erhalten Arbeitswiderstände -24- und -25- zur   Begrenzung des Stromes, von denen einer im Widerstandswert variabel ist, um die Sensoranordnung auf die optischen Gegebenheiten anzupassen.

Claims (2)

1. Ansprüche 1. Optischer Sensor zur Auswertung von optisch unterschiedlichen Signalen (optischen oder farbliche Differenzen), bestehend aus einem Taktgenerator-1-, mindestens 2 Lichtquellen-21-,-22-, einem Lichtempfänger-3-, einem Transimpedanzverstärker-4-und einer vereinfachten Auswerteschaltung mit einem Synchrondemodulator -85-, -86-, dadurch gekennzeichnet, dass ein Tiefpassfilter, bestehend aus einem Widerstand -81- und einem Kondensator -82- einem Eingang des Komparators -84- vorgeschaltet ist, während der Ausgang des Komparators -84- über einen Arbeitswiderstand-86-mit der optischen Anzeige (Leuchtdiode) -85- verbunden ist und der zweite Anschluss der optischen Anzeige -85- mit einem der Taktausgänge des Taktgebers -1- verbunden ist.
2. 2. Optischer Sensor zur Auswertung von optisch unterschiedlichen Signalen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Arbeitswiderstände-24-oder-25-im Widerstandswert variabel ausgeführt ist.