CH707089B1 - Method for generating the light radiation in an optical sensor system, in particular for tracking a linear textile material, and electrical circuit for controlling a light-emitting diode in such an optical sensor system. - Google Patents

Method for generating the light radiation in an optical sensor system, in particular for tracking a linear textile material, and electrical circuit for controlling a light-emitting diode in such an optical sensor system. Download PDF

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CH707089B1 CH01690/13A CH16902013A CH707089B1 CH 707089 B1 CH707089 B1 CH 707089B1 CH 01690/13 A CH01690/13 A CH 01690/13A CH 16902013 A CH16902013 A CH 16902013A CH 707089 B1 CH707089 B1 CH 707089B1
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung der Lichtstrahlung, insbesondere zur Verfolgung eines linearen Textilmaterials, bei dem die Quelle der Lichtstrahlung eine Leuchtdiode (1) ist. Während der Dauer der Erzeugung der Lichtstrahlung durch die Leuchtdiode (1) wird die über die Leuchtdiode abfallende Spannung (Ud) abgegriffen und die Grösse des Speisestromes (Id) in Abhängigkeit von der abgegriffenen Spannung eingestellt. So wird der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode (1) auf die Intensität dieser Lichtstrahlung eliminiert. Die Erfindung betrifft auch eine elektrische Schaltung zur Ansteuerung einer Leuchtdiode (1), bei der die Anode der Leuchtdiode (1) an den Ausgang des Operationsverstärkers (2) angeschlossen ist und die Kathode der Leuchtdiode (1) über einen Serienwiderstand (R3) an den negativen Pol der Einspeisung angeschlossen ist, wobei der Leuchtdiode (1) ein erster Widerstand (R1), der zwischen die Anode der Leuchtdiode (1) und den negativen Eingang des Operationsverstärkers (2) eingeschaltet ist, und ein zweiter Widerstand (R2), der zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers (2) und die Kathode der Leuchtdiode (1) geschaltet ist, parallel zugeordnet sind, und wo der positive Eingang des Operationsverstärkers (2) an die Spannung (Ui) zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen ist, wobei auf diese Weise der Speisestrom (Id) für die Leuchtdiode (1) in Abhängigkeit von der über die Leuchtdiode (1) abfallenden Spannung derart geregelt wird, dass der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode (1) auf die Intensität der von der Leuchtdiode (1) abgegebenen Lichtstrahlung (1) eliminiert wird.The invention relates to a method for generating the light radiation, in particular for tracking a linear textile material, wherein the source of the light radiation is a light-emitting diode (1). During the duration of the generation of the light radiation by the light-emitting diode (1), the voltage dropping across the light-emitting diode (Ud) is tapped off and the size of the feed current (Id) is set as a function of the tapped voltage. Thus, the influence of the temperature of the light emitting diode (1) on the intensity of this light radiation is eliminated. The invention also relates to an electrical circuit for driving a light emitting diode (1), wherein the anode of the light emitting diode (1) is connected to the output of the operational amplifier (2) and the cathode of the light emitting diode (1) via a series resistor (R3) to the is connected to the negative pole of the feed, wherein the light-emitting diode (1) a first resistor (R1) which is switched between the anode of the light-emitting diode (1) and the negative input of the operational amplifier (2), and a second resistor (R2), the between the negative input of the operational amplifier (2) and the cathode of the light emitting diode (1) is connected in parallel, and where the positive input of the operational amplifier (2) is connected to the voltage (Ui) for adjusting the operating point of the radiation source, wherein in this way, the supply current (Id) for the light-emitting diode (1) in dependence on the voltage across the light-emitting diode (1) voltage is regulated such that the egg nfluss the temperature of the light emitting diode (1) on the intensity of the light emitted from the light emitting diode (1) light radiation (1) is eliminated.

Description

Beschreibungdescription

Bereich der Technik [0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung der Lichtstrahlung in einem optischen Sensorsystem, welches insbesondere zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität eines linearen Textilmaterials dient, und wobei das System als Quelle für die Lichtstrahlung eine Leuchtdiode und einen die Lichtstrahlung empfangenden Strahlungssensor umfasst.TECHNICAL FIELD The invention relates to a method for generating the light radiation in an optical sensor system, which is used in particular to track the presence and / or the quality of a linear textile material, and wherein the system as a source for the light radiation is a light emitting diode and the Includes radiation sensor receiving light radiation.

[0002] Die Erfindung betrifft weiter eine elektrische Schaltung zur Ansteuerung der Leuchtdiode, die in einem optischen Sensorsystem, welches vor allem zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität eines linearen Textilmaterials dient, eingesetzt wird.The invention further relates to an electrical circuit for controlling the light emitting diode, which is used in an optical sensor system, which is used primarily for tracking the presence and / or the quality of a linear textile material.

Bisheriger Stand der Technik [0003] Die bekannten Strahlungsquellen verwenden Leuchtdioden zur Erzeugung der Lichtstrahlung in einem sichtbaren und unsichtbaren Spektrum und werden für verschiedene Arten der Sensoren, zum Beispiel auf den Textilmaschinen, ausgenutzt. Diese Strahlungsquellen werden gewöhnlich mit einer gewissen Abhängigkeit der ausgestrahlten Lichtenergie von der Umgebungstemperatur oder auch von der Temperatur des die eigene Wärme emittierenden Chips belastet. Im Allgemeinen gilt es, dass mit der steigenden Temperatur der Leuchtdiode die Spannung an dem Übergang PN in der durchlässigen Richtung sinkt, was eine Abhängigkeit der ausgestrahlten Lichtenergie von der Temperatur der Strahlungsquelle verursacht, und zwar ungefähr linear in dem in der Praxis verwendeten Temperaturbereich.PRIOR ART The known radiation sources use light-emitting diodes to generate the light radiation in a visible and invisible spectrum and are used for various types of sensors, for example on textile machines. These radiation sources are usually loaded with a certain dependence of the emitted light energy on the ambient temperature or also on the temperature of the chip emitting its own heat. In general, as the temperature of the light-emitting diode rises, the voltage at the junction PN decreases in the transmissive direction, which causes the light energy emitted to depend on the temperature of the radiation source, approximately linearly in the temperature range used in practice.

[0004] Diese Erscheinung kann man zum Beispiel durch allgemein bekanntes, jedoch kompliziertes Verfahren unter der Verwendung eines Temperatur- oder Lichtsensors und Stromreglers der Leuchtdiode kompensieren, wie es zum Beispiel in CN 102 158 083 angeführt ist.This phenomenon can be compensated for, for example, by a well-known but complicated method using a temperature or light sensor and current regulator of the light-emitting diode, as is stated, for example, in CN 102 158 083.

[0005] Die weitere bekannte Möglichkeit besteht in der Verwendung einer Quelle der konstanten Spannung mit einem definierten inneren Widerstand zur Speisung der Leuchtdiode, wann bei der Erwärmung der Leuchtdiode zur Senkung der Spannung auf deren Übergang und dadurch zum Stromzuwachs kommt, was eine Kompensationswirkung hat, wie es z.B. JPS 63 236 387 beschreibt.The further known possibility consists in the use of a source of constant voltage with a defined internal resistance for supplying the light-emitting diode, when when the light-emitting diode is heated to lower the voltage on its transition and thereby to the current increase, which has a compensating effect, like it for example JPS 63 236 387 describes.

[0006] Ähnlicherweise arbeitet die Speisung der Leuchtdiode aus der Quelle eines konstanten Stromes mit einer definierten inneren Leitfähigkeit.Similarly, the supply of the light emitting diode works from the source of a constant current with a defined internal conductivity.

[0007] Diese beiden Verfahren bewirken jedoch einen grossen Leistungsverlust an dem inneren Widerstand beziehungsweise der Leitfähigkeit der verwendeten Quellen, was in der Praxis bedeutet, dass die Spannungsquelle eine wesentlich höhere Spannung liefern muss oder die Stromquelle einen wesentlich höheren Strom liefern muss, als es zur Erreichung der erforderlichen ausgestrahlten Lichtenergie der Leuchtdiode unerlässlich wäre.However, these two methods cause a large power loss on the internal resistance or conductivity of the sources used, which means in practice that the voltage source must deliver a much higher voltage or the current source must deliver a much higher current than it Reaching the required emitted light energy of the light emitting diode would be essential.

[0008] Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein solches Verfahren zur Generierung der Lichtstrahlung und eine elektrische Schaltung für eine solche Leuchtdiode vorzuschlagen, bei denen die ausgestrahlte Lichtenergie von der Umgebungstemperatur sowie von der eigenen Temperatur der Leuchtdiode nicht abhängig wäre.The aim of the invention is to propose such a method for generating the light radiation and an electrical circuit for such a light emitting diode, in which the emitted light energy would not be dependent on the ambient temperature and on the own temperature of the light emitting diode.

Darlegung des Wesens der Erfindung [0009] Das Ziel der Erfindung wird durch das erfindungsgemässe Verfahren zur Erzeugung der Lichtstrahlung erreicht, dessen Wesen darin besteht, dass während der Dauer der Erzeugung der Lichtstrahlung durch die Leuchtdiode die über die Leuchtdiode abfallende Spannung abgegriffen wird und die abgegriffene Spannung die Grösse des Speisestromes bestimmt, welcher durch die Leuchtdiode fliesst, wobei die Anhängigkeit des Speisestromes von der Spannung derart eingestellt ist, dass der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode auf die Intensität der Lichtstrahlung der Leuchtdiode durch die so verwirklichte Regelung eliminiert wird.Statement of the nature of the invention The object of the invention is achieved by the method according to the invention for generating the light radiation, the essence of which is that during the period of generation of the light radiation by the light-emitting diode the voltage drop across the light-emitting diode is tapped and the tapped Voltage determines the size of the feed current which flows through the light-emitting diode, the dependency of the feed current on the voltage being set such that the influence of the temperature of the light-emitting diode on the intensity of the light radiation of the light-emitting diode is eliminated by the regulation thus implemented.

[0010] Der Vorteil besteht in der Erreichung einer weitgehenden Temperaturunabhängigkeit der Intensität der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung, und dies auf eine sehr einfache Weise: Man verwendet zu Kompensationszwecken direkt die Spannung auf der eigenen Leuchtdiode, als ob diese Leuchtdiode selbst ein Sensor zur Temperaturabtastung wäre, und deshalb sind keine weiteren Sensoren und Regler notwendig. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es nicht mehr erforderlich, einen erheblich höheren Strom oder eine erheblich höhere Spannung vorzusehen, als es zur Erreichung der erforderlichen Intensität der Lichtstrahlung unerlässlich wäre, es kommt nicht zum Energieverlust wegen der Kompensation, und darum ist es nicht notwendig, die Speisequelle der Leuchtdiode übermässig leistungsfähig auszulegen.The advantage is that the temperature of the intensity of the light emitted by the light emitting diode is largely independent of temperature, and this in a very simple manner: the voltage on the own light emitting diode is used directly for compensation purposes, as if this light emitting diode itself is a sensor for temperature sensing would be, and therefore no further sensors and controllers are necessary. In contrast to the prior art, it is no longer necessary to provide a considerably higher current or a significantly higher voltage than would be necessary to achieve the required intensity of the light radiation, there is no loss of energy due to the compensation, and therefore it is not necessary to design the source of the LED excessively powerful.

[0011] Die Spannung wird vorzugsweise einem negativen Pol eines Operationsverstärkers zugeführt, an dessen positivem Pol eine Spannung zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen ist und dabei wird durch eine geeignete Wahl der Grösse von Widerständen die Abhängigkeit der Grösse des Speisestromes von der abfallenden Spannung eingestellt.The voltage is preferably supplied to a negative pole of an operational amplifier, to the positive pole of which a voltage for setting the operating point of the radiation source is connected, and the dependence of the size of the supply current on the falling voltage is set by a suitable choice of the size of resistors ,

[0012] Die Regelung des Speisestromes in Abhängigkeit von der abgegriffenen Spannung berücksichtigt vorzugsweise zusätzlich, dass auch der Strahlungssensor eine Temperaturabhängigkeit aufweist.The regulation of the feed current as a function of the tapped voltage preferably also takes into account that the radiation sensor also has a temperature dependency.

CH 707 089 B1 [0013] Der Vorteil besteht in der Tatsache, dass man auf solche Weise das Temperaturverhalten des ganzen optischen Sensorsystems mittels der erfindungsgemässen Strahlungsquelle kompensieren kann, also geeignet einstellen kann, und dies mit einem beliebigen Strahlungssensor in dem entsprechenden optischen Sensorsystem.CH 707 089 B1 The advantage lies in the fact that the temperature behavior of the entire optical sensor system can be compensated for in this way by means of the radiation source according to the invention, that is to say it can be suitably adjusted, and this with any radiation sensor in the corresponding optical sensor system.

[0014] Das Ziel der Erfindung wird auch durch die erfindungsgemässe elektrische Schaltung zur Ansteuerung einer Leuchtdiode erreicht, deren Wesen darin besteht, dass die Anode der Leuchtdiode an den Ausgang eines Operationsverstärkers angeschlossen ist und die Kathode der Leuchtdiode über einen Widerstand in Serie an den negativen Pol der Speisung angeschlossen ist, wobei der Leuchtdiode ein erster Widerstand, der zwischen die Anode der Leuchtdiode und einen negativen Eingang des Operationsverstärkers eingeschaltet ist, und ein zweiter Widerstand, der zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers und die Kathode der Leuchtdiode eingeschaltet ist, parallel zugeordnet sind, und wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers an die Spannung zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen ist, wobei auf diese Weise der Speisestrom für die Leuchtdiode in Abhängigkeit von der über die Leuchtdiode abfallenden Spannung derart geregelt wird, dass der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode auf die Intensität der von der Leuchtdiode abgegebenen Lichtstrahlung eliminiert wird.The aim of the invention is also achieved by the inventive electrical circuit for driving a light-emitting diode, the essence of which is that the anode of the light-emitting diode is connected to the output of an operational amplifier and the cathode of the light-emitting diode via a resistor in series to the negative Pol of the supply is connected, the light emitting diode in parallel with a first resistor, which is connected between the anode of the light emitting diode and a negative input of the operational amplifier, and a second resistor, which is connected between the negative input of the operational amplifier and the cathode of the light emitting diode are, and wherein the positive input of the operational amplifier is connected to the voltage for setting the operating point of the radiation source, in this way the supply current for the light-emitting diode is regulated as a function of the voltage drop across the light-emitting diode such that the influence of the temperature of the light-emitting diode on the intensity of the light radiation emitted by the light-emitting diode is eliminated.

[0015] Der Vorteil besteht insbesondere in der Einfachheit des Betriebs ohne Erfordernis eines zusätzlichen Energieverbrauchs dadurch, dass als Temperatursensor die Leuchtdiode selbst eingesetzt wird, wobei einerseits die Möglichkeit besteht, nur die Temperaturabhängigkeit der Strahlungsquelle selbst und/oder auch die Temperaturabhängigkeit des Strahlungssensors des optischen Sensorsystems zu kompensieren. Die elektrische Schaltung mit der Leuchtdiode fungiert auch bei mehreren Leuchtdioden in der Serie und/oder auch im Regime eines unterbrochenen Scheins prinzipiell gleich.The advantage is in particular the simplicity of operation without requiring additional energy consumption in that the light-emitting diode itself is used as a temperature sensor, with the possibility, on the one hand, of only the temperature dependence of the radiation source itself and / or the temperature dependence of the radiation sensor of the optical Compensate sensor system. In principle, the electrical circuit with the light-emitting diode also functions in the same way in the case of a plurality of light-emitting diodes in the series and / or in the regime of an interrupted light.

[0016] Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Strahlungssensor einen optischen CMOS-Zeilensensor aufweist, oder als solcher ausgebildet ist.It is advantageous if the radiation sensor has an optical CMOS line sensor, or is designed as such.

Erläuterung der Zeichnungen [0017] Das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung istauf der beigelegten Zeichnung dargestellt, in der:Explanation of the drawings [0017] The exemplary embodiment of the device according to the invention is shown in the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 eine prinzipielle elektrische Schaltung zur Ansteuerung der Leuchtdiode als Strahlungsquelle eines optischen Sensorsystems zeigt,1 shows a basic electrical circuit for controlling the light-emitting diode as the radiation source of an optical sensor system,

Fig. 2 eine elektrische Schaltung der Leuchtdiode in dem Garnsensor zeigt,2 shows an electrical circuit of the light-emitting diode in the yarn sensor,

Fig. 3 einen Graphen zeigt, welcher die Abhängigkeit der Spannung Ud bei konstantem Strom einerseits und des Stromes Id von der Temperatur bei konstanter Intensität der Strahlung der Leuchtdiode andererseits darstellt,3 shows a graph which shows the dependency of the voltage Ud with a constant current on the one hand and the current Id from the temperature with a constant intensity of the radiation from the light-emitting diode on the other hand,

Fig. 4 einen Graphen zeigt, der die Abhängigkeit der Spannung Ud bei konstantem Strom einerseits und des Stromes Id von der Temperatur bei sinkender Intensität der Strahlung der Leuchtdiode andererseits darstellt undFIG. 4 shows a graph which shows the dependence of the voltage Ud with constant current on the one hand and the current Id from the temperature with decreasing intensity of the radiation from the light-emitting diode on the other hand

Fig. 5 einen Graphen zeigt, der die Temperaturkompensation im optischen Sensorsystem mit der Leuchtdiode als Strahlungsquelle und dem optischen CMOS-Sensor veranschaulicht.5 shows a graph which illustrates the temperature compensation in the optical sensor system with the light-emitting diode as the radiation source and the optical CMOS sensor.

Ausführungsbeispiele der Erfindung [0018] Das Ausführungsbeispiel der elektrischen Schaltung der Strahlungsquelle mit der Leuchtdiode, das auf Fig. 1 dargestellt ist, stellt das Erfindungsprinzip dar. Die Anode der Leuchtdiode 1 ist an den Ausgang 21 des Operationsverstärkers 2 angeschlossen, und die Kathode der Leuchtdiode 1 ist über einen Widerstand in Serien R3 an den negativen Pol der Speisung angeschlossen. An die Leuchtdiode 1 sind ein erster Widerstand R1 und ein zweiter Widerstand R2 parallel angeschlossen. Der erste Widerstand R1 ist zwischen die Anode der Leuchtdiode 1 und den negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 geschaltet. Der zweite Widerstand R2 ist zwischen die Kathode der Leuchtdiode 1 und den negativen Eingang des Operationsverstärkers 2 geschaltet. Der positive Eingang des Operationsverstärkers 2 ist an das Potenzial Ui zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen.Exemplary embodiments of the invention The exemplary embodiment of the electrical circuit of the radiation source with the light-emitting diode, which is shown in FIG. 1, represents the principle of the invention. The anode of the light-emitting diode 1 is connected to the output 21 of the operational amplifier 2, and the cathode of the light-emitting diode 1 is connected to the negative pole of the supply via a resistor in series R3. A first resistor R1 and a second resistor R2 are connected in parallel to the light-emitting diode 1. The first resistor R1 is connected between the anode of the light-emitting diode 1 and the negative input of the operational amplifier 2. The second resistor R2 is connected between the cathode of the light-emitting diode 1 and the negative input of the operational amplifier 2. The positive input of the operational amplifier 2 is connected to the potential Ui for setting the operating point of the radiation source.

[0019] Die Leuchtdiode 1, die im optischen Sensorsystem als Strahlungsquelle vorgesehen ist, wird mit einem Speisestrom Id gespeist, dessen Grösse nicht nur von dem Potenzial Ui, sondern auch von der über den Übergang PN der Leuchtdiode abfallenden Spannung Ud abhängig ist, wobei die Spannung Ud temperaturabhängig ist. Bei der erfindungsgemässen elektrischen Schaltung kann man das Mass des Einflusses der temperaturabhängigen Spannung Ud auf den Speisestrom Id für die Leuchtdiode 1 auf solche Weise sehr einfach einstellen, dass die resultierende abgestrahlte Lichtenergie der Leuchtdiode 1 mit der Temperatur sinkt oder steigt, insbesondere derart, dass sie in einem bestimmten Bereich temperaturunabhängig ist, ohne dass es dabei zu einem wesentlichen Zuwachs des Stromes oder der Spannung kommt, die erforderlich ist, um die gewünschte Lichtenergie abzustrahlen.The light emitting diode 1, which is provided in the optical sensor system as a radiation source, is fed with a feed current Id, the size of which depends not only on the potential Ui, but also on the voltage Ud falling across the transition PN of the light emitting diode, the Voltage Ud is temperature dependent. In the electrical circuit according to the invention, the degree of influence of the temperature-dependent voltage Ud on the feed current Id for the light-emitting diode 1 can be set very simply in such a way that the resulting radiated light energy of the light-emitting diode 1 decreases or increases with the temperature, in particular in such a way that it is temperature-independent in a certain range without there being a significant increase in the current or the voltage required to emit the desired light energy.

[0020] Aus dem allgemeinen Prinzip eines Rückkopplunqsverstärkers erqibt es sich, dassFrom the general principle of a feedback amplifier, it follows that

Ui = Ur+ Ud.R2/(R1 + R2), wobei es gilt, dass Ur= ld.R3, woUi = Ur + Ud.R2 / (R1 + R2), where it holds that Ur = ld.R3 where

CH 707 089 B1CH 707 089 B1

Ui Eingangsspannung, die temperaturabhängige Spannung, die über der Leuchtdiode abfällt, undUi input voltage, the temperature-dependent voltage that drops across the LED, and

Id der Strom sind, der aus dem Ausgang des Operationsverstärkers fliesst.Id is the current that flows from the output of the operational amplifier.

[0021] Nach der Regelung gilt dannThen applies after the regulation

Id = UÌ/R3 - Ud.R2/R3 (R1 + R2), was man zwecks der Einfachheit alsId = UÌ / R3 - Ud.R2 / R3 (R1 + R2), what one calls for simplicity

Id = a.Ui - b.Ud überschreiben kann, wobei a und b Widerstandskonstanten sind, wobei a = 1/R3, b = R2/R3 (R1 + R2).Id = a.Ui - b.Ud, where a and b are resistance constants, where a = 1 / R3, b = R2 / R3 (R1 + R2).

[0022] Vernachlässigt man den Strom über R1 und R2, kann man Id als Strom beschreiben, der durch die Leuchtdiode 1 fliesst, und aus der oben genannten Proportion Id = a.Ui - b.Ud kann man dann folgern, dass der Strom Id, der durch die Leuchtdiode 1 fliesst, aus dem wärmeunabhängigen konstanten Wert a.Ui, der durch die Eingangsspannung Ui laut der erforderten ausgestrahlten Lichtenergie gegeben ist, und aus der Komponente -b.Ud besteht, die von der wärmeabhängigen Spannung auf der Leuchtdiode 1 abhängig ist. Im Allgemeinen gilt, dass der Strom, der durch die Leuchtdiode 1 fliesst, bei Sinken der temperaturabhängigen Spannung Ud unter dem Einfluss der Temperatur steigt, die Schaltung bewirkt somit eine Kompensation. Durch die geeignete Wahl der Widerstandskonstanten a, b kann man für die jeweilige Temperaturcharakteristik der Leuchtdiode 1 bewirken, dass mit der steigenden Temperatur der Leuchtdiode 1 die von ihr ausgestrahlte Lichtenergie sinkt, steigt oder dass unter der Ausnutzung eines lokalen Extrems die Funktion von dieser Temperatur in einem bestimmten Bereich der Linearität unabhängig ist.If one neglects the current via R1 and R2, one can describe Id as current that flows through the light-emitting diode 1, and from the above-mentioned proportion Id = a.Ui - b.Ud one can then conclude that the current Id , which flows through the LED 1, consists of the heat-independent constant value a.Ui, which is given by the input voltage Ui according to the required emitted light energy, and the component -b.Ud, which depends on the heat-dependent voltage on the LED 1 is. In general, the current flowing through the light-emitting diode 1 increases as the temperature-dependent voltage Ud falls under the influence of the temperature, and the circuit thus compensates. The suitable choice of the resistance constants a, b for the respective temperature characteristics of the light-emitting diode 1 can cause the light energy emitted by the light-emitting diode 1 to decrease or increase with the rising temperature of the light-emitting diode 1, or the function of this temperature to increase using a local extreme is independent of a certain range of linearity.

[0023] Soweit wir von der oben genannten Relation ausqehen, dassAs far as we assume from the above relation that

Id = a.Ui - b.Ud wo die gewählten Widerstandskonstanten a, b eine physikalische Grösse bzgl. der Leitfähigkeit beinhalten, und wir wissen, dass die Spannung Ud auf der Leuchtdiode 1 mit der Temperatur prinzipiell sinkt, ist es also möglich, diese wie folgt auszudrücken:Id = a.Ui - b.Ud where the chosen resistance constants a, b contain a physical quantity regarding the conductivity, and we know that the voltage Ud on the light-emitting diode 1 generally decreases with the temperature, it is possible to do this like express as follows:

Ud = Udo - c.At, wo Ud0 die Spannung auf der Leuchtdiode 1 bei einer Ruhetemperatur ist, c eine Konstante des Temperatureinflusses ist, wobei die Masseinheit der Konstante [mV/°C] beträgt und At die Temperaturänderung darstellt.Ud = Udo - c.At, where Ud 0 is the voltage on the LED 1 at a rest temperature, c is a constant of the temperature influence, the unit of measurement of the constant being [mV / ° C] and At being the change in temperature.

[0024] Nach dem Einsetzen in die Grundrelation ergibt sichAfter insertion into the basic relation, this results

Id = a.Ui-b. (Udo-c.At), alsoId = a.Ui-b. (Udo-c.At), so

Id = a.Ui - b. Ud0 + b. c. At, was eine Geradengleichung ist, die angibt, dass der Strom Id, der durch die Leuchtdiode 1 fliesst, in der jeweiligen Einschaltung mit der Temperatur steigt, wenn die Spannung auf der Leuchtdiode 1 mit der Temperatur sinkt. Und die Spannung sinkt, weil das eine Eigenschaft der Leuchtdiode 1 ist.Id = a.Ui - b. Ud 0 + bc At, which is a straight line equation that indicates that the current Id flowing through the LED 1 increases with the temperature when the voltage is switched on when the voltage on the LED 1 decreases with the temperature. And the voltage drops because that is a property of the LED 1.

[0025] Und da man die emittierte Lichtleistung der Leuchtdiode 1 der elektrischen Leistungsaufnahme für proportional halten kann, also Ud.ld, ist bei der Herabsetzung der Spannung Ud auf der Leuchtdiode 1 durch den Temperatureinfluss der Strom Id durch die Leuchtdiode zu erhöhen, damit die Leistung gleich bleibt, was die in der jeweiligen Anmeldung genannten elektrischen Schaltungen bewirken.And since you can keep the emitted light output of the light emitting diode 1 of the electrical power consumption for proportional, so Ud.ld, in the reduction of the voltage Ud on the light emitting diode 1 by the temperature influence of the current Id through the light emitting diode, so that Power remains the same, which the electrical circuits mentioned in the respective application achieve.

[0026] Aus Fig. 3 ist ersichtlich, wie die Spannung Ud auf der Leuchtdiode 1 mit der Temperatur sinkt - gestrichelte Linie was durch das Material der Leuchtdiode 1 gegeben ist, wobei konkrete Werte einer roten Leuchtdiode entsprechen. Die strichpunktierte Linie zeigt, naturgemäss in anderen Masseinheiten, wie der jeweilige Strom Id mit der Temperatur steigen muss, damit die Intensität INT der Strahlung der Leuchtdiode 1, dargestellt mit der durchgezogenen Linie, gleichbleibend ist, also von der Temperatur unabhängig ist. In der Praxis gibt es selbstverständlich kleine Abweichungen von dieser vereinfachenden Linearität.From Fig. 3 it can be seen how the voltage Ud on the light-emitting diode 1 decreases with the temperature - dashed line what is given by the material of the light-emitting diode 1, concrete values corresponding to a red light-emitting diode. The dash-dotted line naturally shows in other units of measure how the respective current Id must increase with the temperature so that the intensity INT of the radiation of the light-emitting diode 1, shown with the solid line, is constant, that is to say is independent of the temperature. In practice there are of course small deviations from this simplifying linearity.

[0027] Auch die Fig. 4 veranschaulicht den Zustand, dass durch die Wahl der Widerstandskonstanten a, b der Verlauf des Stromes Id1 mit einer kleineren Kurvensteilheit in Abhängigkeit von der Temperatur eingestellt wird, als dies beim Strom Id aus Fig. 3 der Fall ist, der zur Aufrechterhaltung der konstanten Intensität der Strahlung der Leuchtdiode 1 notwendig ist. Der Verlauf des Stromes Id1 mit einer kleineren Steilheit ist durch die doppelt strichpunktierte Linie dargestellt. Der Strom Id1 steigt mit der Temperatur weniger, als mit ihr die jeweilige Spannung Ud auf der Leuchtdiode 1 sinkt, und das Ergebnis ist die Senkung der Intensität INT der Strahlung der Leuchtdiode 1 mit der sich erhöhenden Temperatur, die mit der durchgezogenen Linie dargestellt ist.FIG. 4 also illustrates the state that the choice of the resistance constants a, b sets the course of the current Id1 with a smaller curve steepness as a function of the temperature than is the case with the current Id from FIG. 3 , which is necessary to maintain the constant intensity of the radiation from the light-emitting diode 1. The course of the current Id1 with a smaller slope is shown by the double-dashed line. The current Id1 increases with the temperature less than with it the respective voltage Ud on the light-emitting diode 1, and the result is a reduction in the intensity INT of the radiation of the light-emitting diode 1 with the increasing temperature, which is represented by the solid line.

[0028] Die Leuchtdiode 1 ist gewöhnlich ein Bestandteil des optischen Sensorsystems (sensing device), insbesondere als Quelle für die Lichtstrahlung in einem optischen Sensorsystem zur Verfolgung, das zudem einen Lichtempfänger aufweist, der beispielsweise durch einen optischen CMOS-Zeilensensor bereitgestellt wird. Der optische Sensor weist seinerseits auch eine gewisse Temperaturabhängigkeit in seiner Empfindlichkeit auf. Bei einem optischen CMOS-Zeilensensor steigen beispielsweise mit der Temperatur Fluktuationsströme, und damit steigt beim Temperaturzuwachs seine Empfindlichkeit, der CMOS-Sensor indiziert also eine mit der steigenden Temperatur höhere Bestrahlungsintensität, als sie tatsächlichThe light emitting diode 1 is usually a component of the optical sensor system (sensing device), in particular as a source for the light radiation in an optical sensor system for tracking, which also has a light receiver, which is provided for example by an optical CMOS line sensor. The optical sensor itself also has a certain temperature dependency in its sensitivity. In the case of an optical CMOS line sensor, for example, fluctuation currents increase with the temperature, and thus its sensitivity increases as the temperature increases, so the CMOS sensor indicates a higher radiation intensity with the rising temperature than it actually does

CH 707 089 B1 gegeben ist. Die Empfindlichkeit des CMOS-Sensors ist auf Fig. 5 durch eine punktierte Linie dargestellt. Damit das optische Sensorsystem als Ganzes temperaturunabhängig ist, muss die Leuchtdiode 1 also eine solche Lichtstrahlung generieren, deren Intensität INT mit der Temperatur definiert sinkt. Stellt man die Widerstandskonstanten a, b und den Verlauf der Intensität INT der Strahlung in der Abhängigkeit von der Temperatur laut Fig. 4 geeignet ein, was in Fig. 5 mit durchgezogener Linie dargestellt ist, erhält man die konstante Temperaturabhängigkeit dieses gesamten optischen Sensorsystems, die in Fig. 5 mit doppelt durchgezogener Linie dargestellt ist.CH 707 089 B1 is given. The sensitivity of the CMOS sensor is shown in FIG. 5 by a dotted line. So that the optical sensor system as a whole is temperature-independent, the light-emitting diode 1 must therefore generate such light radiation, the intensity of which INT decreases with the temperature in a defined manner. If the resistance constants a, b and the course of the intensity INT of the radiation as a function of the temperature according to FIG. 4 are suitably set, which is shown in FIG. 5 with a solid line, the constant temperature dependence of this entire optical sensor system is obtained is shown in Fig. 5 with a double solid line.

[0029] In Fig. 4, in der eine Leuchtdiode 1 dargestellt ist, die gemäss der Erfindung im optischen Sensorsystem zur Auswertung der Garnqualität auf der Textilmaschine vorgesehen ist, stellt die Spannung Ui auf dem Eingang Inp im Bereich 0-5 V eine Eingangsgrösse zur Einstellung der ausgestrahlten Soll-Lichtenergie der Leuchtdiode 1 dar, und in diesem Falle wird dies repräsentiert durch den Strom Id im Bereich 2-20 mA, der durch die Leuchtdiode 1 fliesst. Der zweite Eingang Stb des Operationsverstärkers 2 dient in der jeweiligen Applikation der gesteuerten periodischen Ausschaltung des Stromes der Leuchtdiode 1.In Fig. 4, in which a light emitting diode 1 is shown, which is provided according to the invention in the optical sensor system for evaluating the yarn quality on the textile machine, the voltage Ui on the input Inp in the range 0-5 V provides an input variable Setting the emitted target light energy of the light emitting diode 1, and in this case this is represented by the current Id in the range 2-20 mA, which flows through the light emitting diode 1. The second input Stb of the operational amplifier 2 is used in the respective application for the controlled periodic switching off of the current of the light-emitting diode 1.

[0030] Der Vorteil des oben beschriebenen Verfahrens zur Generierung der Lichtstrahlung und der Strahlungsquelle zu dessen Ausführung besteht unter anderem darin, dass es aufgrund der Kompensierung der Temperaturabhängigkeit eines weniger grossen Stroms oder einer weniger grossen Spannung bedarf, als sie die Leuchtdiode 1 selbst für die entsprechende Intensität der Lichtstrahlung benötigt. Der Eingang zur Zuführung des Potenzials Ui zur Einstellung der Soll-Intensität bleibt stabil. Die gewöhnlicherweise durch einen Prozessor oder durch ein anderes Element eingestellte Spannung Ui gibt lediglich vor, um welche Strahlungsintensität herum sich die jeweilige Kompensation abspielen soll. Bei dieser Schaltung steigt mit der Erhöhung Ui die Intensität der Lichtstrahlung.The advantage of the method described above for generating the light radiation and the radiation source for its execution is, among other things, that it requires a less large current or a less large voltage than the LED 1 itself for the compensation of the temperature dependence appropriate intensity of light radiation is required. The input for supplying the potential Ui for setting the target intensity remains stable. The voltage Ui, which is usually set by a processor or by another element, merely specifies the radiation intensity around which the respective compensation should take place. With this circuit, the intensity of the light radiation increases with the increase Ui.

Industrielle Anwendbarkeit [0031] Die Erfindung lässt sich bei auf einem optischen Prinzip arbeitenden Sensorsystemen einsetzen, die als ihre Lichtquelle eine Leuchtdiode verwenden, für die bestimmte Temperatureigenschaften gefordert sind, vor allem bei Sensorsystemen zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität der linearen Textilmaterialien, die in vorteilhafter Weise mit einem optischen CMOS-Zeilensensor ausgestattet sind.Industrial Applicability The invention can be used in sensor systems which operate on an optical principle and which use a light-emitting diode as their light source, for which certain temperature properties are required, especially in sensor systems for tracking the presence and / or the quality of the linear textile materials, which are advantageously equipped with an optical CMOS line sensor.

Claims (8)

Patentansprücheclaims 1. Verfahren zur Erzeugung der Lichtstrahlung in einem optischen Sensorsystem, welches insbesondere zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität eines linearen Textilmaterials dient, und wobei das optische Sensorsystem eine Leuchtdiode (1) als Quelle für die Lichtstrahlung und einen die Lichtstrahlung empfangenden Strahlungssensor umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass während der Dauer der Erzeugung der Lichtstrahlung durch die Leuchtdiode (1) die überder Leuchtdiode (1) abfallende Spannung (Ud) abgegriffen wird und dass die abgegriffene Spannung (Ud) die Grösse des Speisestromes (Id) bestimmt, welcher durch die Leuchtdiode (1) fliesst, wobei die Abhängigkeit des Speisestromes (Id) von der Spannung (Ud) derart eingestellt ist, dass der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode (1) auf die Intensität der Lichtstrahlung der Leuchtdiode (1) durch die so verwirklichte Regelung eliminiert wird.1. A method for generating the light radiation in an optical sensor system, which is used in particular to track the presence and / or the quality of a linear textile material, and wherein the optical sensor system comprises a light-emitting diode (1) as a source for the light radiation and a radiation sensor receiving the light radiation , characterized in that during the period of generation of the light radiation by the light-emitting diode (1) the voltage (Ud) dropping across the light-emitting diode (1) is tapped and in that the tapped voltage (Ud) determines the magnitude of the feed current (Id) which is caused by the light-emitting diode (1) flows, the dependence of the supply current (Id) on the voltage (Ud) being set such that the influence of the temperature of the light-emitting diode (1) on the intensity of the light radiation from the light-emitting diode (1) is achieved by the control thus implemented is eliminated. 2. Verfahren nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung einem negativen Pol eines Operationsverstärkers (2) zugeführt wird, an dessen positivem Pol eine Spannung (Ui) zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen ist, wobei durch geeignete Wahl der Grösse von Widerständen (R1, R2, R3) die Abhängigkeit der Grösse des Speisestromes (Id) von der abfallenden Spannung (Ud) eingestellt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the voltage is fed to a negative pole of an operational amplifier (2), to the positive pole of which a voltage (Ui) for setting the operating point of the radiation source is connected, with a suitable choice of the size of Resistors (R1, R2, R3) the dependency of the size of the supply current (Id) on the falling voltage (Ud) is set. 3. Verfahren nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des Speisestromes (Id) in Abhängigkeit von der abgegriffenen Spannung (Ud) zusätzlich berücksichtigt, dass auch der Strahlungssensor eine Temperaturabhängigkeit aufweist.3. The method according to claim 2, characterized in that the regulation of the feed current (Id) as a function of the tapped voltage (Ud) additionally takes into account that the radiation sensor also has a temperature dependency. 4. Elektrische Schaltung zur Ansteuerung einer Leuchtdiode (1), die in einem optischen Sensorsystem, welches insbesondere zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität eines linearen Textilmaterials dient, eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anode der Leuchtdiode (1) an den Ausgang eines Operationsverstärkers (2) angeschlossen ist und eine Kathode der Leuchtdiode (1) über einen in Serie geschalteten Widerstand (R3) an den negativen Pol der Einspeisung angeschlossen ist, wobei der Leuchtdiode (1) ein erster Widerstand (R1), der zwischen die Anode der Leuchtdiode (1) und den negativen Eingang des Operationsverstärkers (2) geschaltet ist, und ein zweiter Widerstand (R2), der zwischen den negativen Eingang des Operationsverstärkers (2) und die Kathode der Leuchtdiode (1) geschaltet ist, parallel zugeordnet sind, und wobei der positive Eingang des Operationsverstärkers (2) an die Spannung (Ui) zur Einstellung des Arbeitspunktes der Strahlungsquelle angeschlossen ist, wobei auf diese Weise der Speisestrom (Id) für die Leuchtdiode (1) in Abhängigkeit von der über der Leuchtdiode (1) abfallenden Spannung derart geregelt wird, dass der Einfluss der Temperatur der Leuchtdiode (1) auf die Intensität der von der Leuchtdiode (1) abgegebenen Lichtstrahlung (1) eliminiert wird.4. Electrical circuit for controlling a light-emitting diode (1), which is used in an optical sensor system, which is used in particular to track the presence and / or the quality of a linear textile material, characterized in that an anode of the light-emitting diode (1) to the Output of an operational amplifier (2) is connected and a cathode of the light-emitting diode (1) is connected to the negative pole of the feed via a resistor (R3) connected in series, the light-emitting diode (1) being a first resistor (R1) connected between the Anode of the LED (1) and the negative input of the operational amplifier (2) is connected, and a second resistor (R2), which is connected between the negative input of the operational amplifier (2) and the cathode of the LED (1), are assigned in parallel , and wherein the positive input of the operational amplifier (2) is connected to the voltage (Ui) for setting the operating point of the radiation source In this way, the feed current (Id) for the light-emitting diode (1) is regulated as a function of the voltage drop across the light-emitting diode (1) such that the influence of the temperature of the light-emitting diode (1) on the intensity of the light-emitting diode (1) emitted light radiation (1) is eliminated. 5. Elektrische Schaltung nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Operationsverstärker (2) mit einem Eingang (Stb) zur gesteuerten Unterbrechung des Speisestromes der Leuchtdiode (1) versehen ist.5. Electrical circuit according to claim 4, characterized in that the operational amplifier (2) is provided with an input (Stb) for controlled interruption of the supply current of the light-emitting diode (1). 6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung mindestens zwei Leuchtdioden (1) aufweist, die in Serie geschaltet sind.6. Electrical circuit according to one of claims 4 or 5, characterized in that the electrical circuit has at least two light-emitting diodes (1) which are connected in series. CH 707 089 B1CH 707 089 B1 7. Optisches Sensorsystem mit einer elektrischen Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität des Garns, in welchem als Strahlungsempfänger ein optischer CMOS-Zeilensensor bereitgestellt ist.7. Optical sensor system with an electrical circuit according to one of claims 4 to 6 for tracking the presence and / or the quality of the yarn, in which an optical CMOS line sensor is provided as a radiation receiver. 8. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem optischen Sensorsystem zur Verfolgung der Anwesenheit und/oder der Qualität des Garns, in welchem als Strahlungsempfänger ein optischer Sensor einen optischen CMOS-Zeilensensor aufweist.8. Application of the method according to one of claims 1 to 3 in an optical sensor system for tracking the presence and / or the quality of the yarn, in which an optical sensor has an optical CMOS line sensor as a radiation receiver. CH 707 089 B1CH 707 089 B1
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