DD205521A1

DD205521A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR DETECTING LIGHT IMPULSES

Info

Publication number: DD205521A1
Application number: DD24021082A
Authority: DD
Inventors: Matthias Ebert; Thomas Schechner; Kurt Marosky; Wolfgang Reinicke
Original assignee: Matthias Ebert; Thomas Schechner; Kurt Marosky; Wolfgang Reinicke
Priority date: 1982-05-27
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1983-12-28

Abstract

Ziel der Erfindung ist eine genaue qualitative Erfassung und Auswertung von Lichtimpulsen bei geringem schaltungstechnischem Aufwand durch Eleminierung von im gleichen Spektralbereich liegenden Umlichteinfluessen. Ihre Aufgabe ist es, ein in Folge einer Umlichtaenderung sich veraendernder Arbeitspunkt eines Fotoempfaengers so zu stabilisieren, dass dieser unabhaengig von der Umlichtaenderung konstant gehalten wird. Erfindungsgemaess wird die Kollektor-Emitter-Spannung eines Fototransistors nach einer Abklingkonstante auf einen konstanten Wert geregelt. Damit wird immer der optimale Uebertragungsfaktor sowie eine Differenzierung der Impulse, die ueber einen Emitterfolger niederohmig am Schaltungsausgang anstehen, erreicht. Eine derartige Schaltungsordnung kann zur Auswertung von Lichtimpulsen und insbesondere zur Auswertung von Schweisslichtboegen angewendet werden.The aim of the invention is an accurate qualitative detection and evaluation of light pulses with low circuit complexity by elimination of Umlichteinfluessen lying in the same spectral range. Its task is to stabilize an operating point of a photoreceptor that changes as a result of a change in the illumination so that it is kept constant independently of the change in the illumination. According to the invention, the collector-emitter voltage of a phototransistor is regulated to a constant value after a decay constant. This always achieves the optimum transmission factor as well as a differentiation of the pulses that are present at the circuit output via an emitter follower at low impedance. Such a circuit arrangement can be used for the evaluation of light pulses and in particular for the evaluation of welding light arc.

Description

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Schaltungsanordnung zur Erfassung von LichtimpulsenCircuit arrangement for detecting light pulses

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erfassung vom Lichtimpulsen, insbesondere zur qualitativen Auswertung des Lichtbogenzentrums von Schweißlichtbögen zu deren Steuerung.The invention relates to a circuit arrangement for detecting the light pulses, in particular for the qualitative evaluation of the arc center of welding arcs for the control thereof.

Characteristic of the known technical solutions

Schaltungen zum Erfassen und Auswerten von kurzzeitigen Lichtimpulsen unter Berücksichtigung von störenden Umlichtsignalen sind bekannt.Circuits for detecting and evaluating short-term light pulses taking into account disturbing Umlichtsignalen are known.

So ist in der DDR-Patentschrift WP 135 144 eine Schaltungsanordnung beschrieben-, welche als Bindeglied zwischen einem Fototransistor zur Informationseingabe und den digitalen Baugruppen zur Informationsverarbeitung bei gleichzeitiger Störsignalunterdrückung vorgesehen ist. Mittels eines in Reihe geschalteten Tiefpasses und getriggerten D-Flip-Flop im Signalweg ist eine Störsignalunterdrückung möglich, wobei es unerheblich ist, ob die Störsignale an der optischen Signalfolge vorhanden sind oder auf der Übertragungsleitung der elektrischen Signalfolge überlagert sind.Thus, in the DDR patent WP 135 144 a circuit arrangement described- which is provided as a link between a phototransistor for information input and the digital modules for information processing with simultaneous noise suppression. By means of a series-connected low-pass filter and triggered D flip-flop in the signal path, a noise suppression is possible, it is irrelevant whether the interference signals are present on the optical signal sequence or superimposed on the transmission line of the electrical signal sequence.

Eine Änderung des Umlichtes führt bei dieser Schaltung zu einer Arbeitspunktverschiebung des Fototransistors, welche für die quantitative Auswertung von Lichtsignalen unerheblich ist, aber für eine genaue qualtative Aus-A change in the ambient light in this circuit leads to an operating point shift of the phototransistor, which is insignificant for the quantitative evaluation of light signals, but for an exact qualitative

ni ti ni ti

QO*(H 2¹V19QO * (H 2 ¹ V19

240 2 1.0. 7240 2 1.0. 7

wartung von "bestimmten Lichtbereichen störend ist und damit die Schaltung für eine derartige Anwendung ungeeignet ist. Weiterhin wird in der BRD-Offenlegungsschrift 30 05 949 eine Schaltung beschrieben, bei welcher zur Berücksichtigung des Einflusses des Umlichtes auf die Erfassung und Auswertung von Lichtimpulsen durch Ausfilterung des ITutzsignals der Umlichteinfiuß elektrisch kompensiert wird. Die Schaltung ist nur dann anwendbar, wenn das Nutzsignal und das Störsignal spektral signifikant verschieden sind, ist also nicht zur Auswertung von Lichtimpulsen geeignet, bei welchen der zu erfassende Bereich und der Umlichtbereich, wie bei Schweißlichtbögen, im gleichen Spektralbereich liegen. Außerdem ist der schaltungstechnische Aufwand bei dieser Schaltung verhältnismäßig hoch.Furthermore, in the FRG publication 30 05 949 a circuit is described in which to take into account the influence of the ambient light on the detection and evaluation of light pulses by filtering out the The circuit is only applicable if the useful signal and the interfering signal are spectrally significantly different, ie it is not suitable for the evaluation of light pulses in which the region to be detected and the ambient light region, as in welding arcs, in the same In addition, the circuit complexity in this circuit is relatively high.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist eine genaue qualitative Erfassung und Auswertung von Lichtimpulsen bei geringem schaltungstechnischem Aufwand durch Eliminierung von im gleichen Spektralbereich liegenden Umlichteinflüssen.The aim of the invention is an accurate qualitative detection and evaluation of light pulses with low circuit complexity by eliminating lying in the same spectral range Umlichteinflüssen.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei welcher in Folge einer Umlichtänderung ein sich verändernder Arbeitspunkt eines Fotoempfangers so stabilisiert wird, so daß dieser unabhängig von dieser Umlichtänderung konstant gehalten wird.The invention has for its object to provide a circuit arrangement in which, as a result of Umlichtänderung a changing operating point of a photoreceptor is stabilized so that it is kept constant regardless of this Umlichtänderung.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein mit einem ersten Anschluß an einem Betriebsspannungspotential anliegender Fotoempfänger mit einemAccording to the invention the object is achieved in that a voltage applied to a first terminal at an operating voltage potential photoreceptor with a

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zweiten Anschluß rait dem ein Ausgangssignal führenden Kollektoranschluß eines zweiten Transistors und über einen ersten Widerstand mit dem Basisanschluß eines emitterseitig über eine Zenerdiode am Massepotential und über einen zweiten Widerstand am Betriebsspannungspotential anliegenden dritten Transistors verbunden ist, wobei zwischen dem Basisanschluß und dem Kollektoranschluß des dritten Transistors ein Kondensator angeordnet ist und dieser Kollektoranschluß über einen . dritten Widerstand mit dem über einen vierten Widerstand am Betriebsspannungspotential anliegenden Basisanschluß eines vierten Transistors, welcher emitterseitig über einen fünften Widerstand am Betriebsspannungspotential sowie kollektorseitig über einen sechsten Widerstand mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors verbunden ist, zwischen dem und dem Masaepotential ein siebter Widerstand angeordnet ist.second terminal rait the output of a leading collector terminal of a second transistor and is connected via a first resistor to the emitter side of a Zener diode at the ground potential and a second resistor at the operating voltage potential applied third transistor, wherein between the base terminal and the collector terminal of the third transistor Capacitor is arranged and this collector terminal via a. third resistor to the base terminal of a fourth transistor, which is connected to the emitter side via a fifth resistor at the operating voltage potential and the collector side via a sixth resistor to the base terminal of the second transistor, between the and the Masaepotential a seventh resistor is arranged.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kollekto-ranschluß des zweiten Transistors und der zweite Anschluß des Potoempfangers mit dem Basisanschluß eines fünften Transistors verbunden sind, welcher kollektorseitig am Betriebsspannungspotential anliegt und dessen das Ausgangssignal führender Emitteranschluß mit einem am Massepotential anliegenden achten Widerstand verbunden ist.In a further embodiment of the invention, the Kollekto-connection of the second transistor and the second terminal of the Potoempfangers are connected to the base terminal of a fifth transistor which rests on the collector side at the operating voltage potential and whose output signal leading emitter terminal is connected to a voltage applied to the ground potential eighth resistor.

Der Fotoempfänger ist vorzugsweise ein Fototransistor sowie dieser, der zweite Transistor, der dritte Transistor, und der fünfte Transistor komplementär zu dem vierten Transistor sind.The photoreceptor is preferably a phototransistor as well as this, the second transistor, the third transistor, and the fifth transistor are complementary to the fourth transistor.

Bei einer Helligkeitserhöhung des Umlichtes steigt der Emitterstrom des Fotoempfängers so an, daß sich der Kollektorstrom des dritten Transistors durch die Ansteuerung des Emitterstromes erhöht und damit der Basisstrom des vierten Transistors erhöht, was einenAt a brightness increase of the ambient light, the emitter current of the photoreceptor increases so that the collector current of the third transistor increases by the control of the emitter current and thus increases the base current of the fourth transistor, resulting in a

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Anstieg des Emitterstromes dea vierten Transistors zur Folge hat und der Basisstrom des zweiten Transistors ansteigt, womit ein Absinken der Kollektor-Bmitter-Spannung des zweiten Transistors und damit ein Potentialausgleich zwischen dem Fototransistor und dem zweiten Transistor erfolgt.Increase of the emitter current dea fourth transistor has the consequence and the base current of the second transistor increases, whereby a drop in the collector-Bmitter voltage of the second transistor and thus a potential equalization between the phototransistor and the second transistor takes place.

Durch den dritten Transistor und den zwischen einem Basisanschluß und Kollektoranschluß eingefügten Kondensator erfolgt eine Integration, wobei die Schaltungsanordnung durch eine Rückführung über den zweiten Transistor ein differentielles Verhalten erhält. Der fünfte Transistor ist als Emitterfolger nachgeschaltet.By the third transistor and the inserted between a base terminal and collector terminal capacitor is integrated, wherein the circuit arrangement receives a differential behavior by a feedback via the second transistor. The fifth transistor is connected downstream as emitter follower.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert werden.The invention will be explained below with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings.

Figur 1: SchaltungsanordnungFigure 1: circuit arrangement

Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung soll der Arbeitspunkt von Fotoempfängern konstant gehalten werden.With the circuit arrangement according to the invention, the operating point of photoreceptors should be kept constant.

Bei der Änderung des Umlichtes macht sich diese als Störfaktor auf den Arbeitspunkt bemerkbar, da sich die Kollektor-Emitter-Spannung des Fototransistors T 1 ändert und damit sich der Übertragungsfaktor des Fototransistors T 1 ändert. Durch die Schaltungsanordnung wird die Kollektor-Emitter-Spannung vom Fototransistor T 1 nach der Abklingkonstante auf einen konstanten Wert von ca. der halben Betriebsspannung ÜB geregelt und damit der optimale Übertragungsfaktor erreicht, sowie eine Differenzierung der Impulse,"die über einen Emitterfolger, bestehend aus dem Transistor T 5 und dem Widerstand R Q niederohmig am Schaltungsausgang anstehen.When the ambient light changes, this makes itself felt as a disturbing factor on the operating point, since the collector-emitter voltage of the phototransistor T 1 changes and thus the transmission factor of the phototransistor T 1 changes. By the circuit arrangement, the collector-emitter voltage from the phototransistor T 1 is regulated by the decay constant to a constant value of about half the operating voltage ÜB and thus reaches the optimum transfer factor, and a differentiation of the pulses, "via an emitter follower consisting of the transistor T 5 and the resistor R Q low impedance at the circuit output.

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Der Emitterstrom vom Fototransistor T 1 ändert sich so, daß er bei einer Helligkeitserhöhung ansteigt. Dieser Emitterstrom steuert die Basis vom Transistor T 3 an, in dessen Folge sich der Kollektorstrom vom Transistor T 3 erhöht. Hierdurch sinkt der Basisstrom des Transistors T 4 und erhöht sich der Emitterstrom vom Transistor T 4· Durch diesen Anstieg erhöht sich der Basisstrom vom Transistor T 2, wodurch ein Absinken der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors T 2 bewirkt wird und somit das Potential zwischen dem Fototransistor T 1 und dem Transistor T 2 ausgeglichen wird.The emitter current from the phototransistor T 1 changes so that it increases at a brightness increase. This emitter current drives the base of the transistor T 3, as a result of which the collector current from the transistor T 3 increases. As a result, the base current of the transistor T 4 decreases and the emitter current from the transistor T 4 increases. This increase increases the base current of the transistor T 2, causing a drop in the collector-emitter voltage of the transistor T 2 and thus the potential between the phototransistor T 1 and the transistor T 2 is compensated.

Die Zenerdiode D dient dabei als Referenzquelle, deren Spannung mit der am Fototransistor T 1 anliegenden Ausgangsspannung verglichen wird. Die wirksame Basis-Emitter-Spannung vom Transistor T 3 wird durch die Differenz von Vergleichsspannung und Ausgangsspannung gebildet. Bei Auftreffen von Lichtimpulsen auf den Fototransistor T 1 wird durch den Transistor T 3 und dem Kondensator C der Impuls integriert. Durch die Rückführung über den Transistor T 2 erhält der Impuls einen differentiellen Charakter, wobei die Zeitkonstante des Integrators die frequenzmäßige Ansprechschwelle der Regelung bestimmt. Durch dieses differentielle Verhalten der Schaltung ist eine Auswertung von schnellen Lichtänderungen möglich. Weiterhin bietet die erfindungsgemäße Schaltung Vorteile hinsichtlich der Amplitudengleichheit der Impulse, des Entfallene einer Arbeitspunkteinsteilung vom Fototransistor T 1, einer Unterdrückung der Grundlichtkomponente des Ausgangssignals und des Herausfilterns von steilen Impulsen durch das Hochpaßverhalten der Schaltungsanordnung. Damit eignet sich diese Schaltungsanordnung insbesondere zur genauen qualitativen Auswertung von Schweißlichtbogenzentren.The zener diode D serves as a reference source whose voltage is compared with the voltage applied to the phototransistor T 1 output voltage. The effective base-emitter voltage of the transistor T 3 is formed by the difference between the reference voltage and the output voltage. When light pulses impinge on the phototransistor T 1, the pulse is integrated by the transistor T 3 and the capacitor C. By the feedback via the transistor T 2, the pulse receives a differential character, wherein the time constant of the integrator determines the frequency response threshold of the scheme. Due to this differential behavior of the circuit, an evaluation of fast light changes is possible. Furthermore, the circuit according to the invention offers advantages with regard to the amplitude equality of the pulses, the omission of an operating point graduation from the phototransistor T 1, a suppression of the fundamental component of the output signal and the filtering out of steep pulses by the high-pass behavior of the circuit arrangement. Thus, this circuit is particularly suitable for accurate qualitative evaluation of welding arc centers.

Claims

invention claim

1. Circuit arrangement for detecting light pulses, characterized in that a with a first terminal to an operating voltage potential (UB) adjacent photoreceptor (T 1) having a second terminal with the collector terminal of an output transistor of a transistor (T 2) and via a resistor ( R 1) is connected to the base terminal of a emitter side via a Zener diode (D) at the ground potential and a resistor (R 2) at the operating voltage potential (UB) transistor (T 3), wherein between the base terminal and the collector terminal of the transistor (T ) A capacitor (C) is arranged and this collector terminal via a resistor (R 3) with the via a resistor (R 4) at the operating voltage potential (UB) applied to the base terminal of a transistor (T 4). which is connected on the emitter side via a resistor (R 5) to the operating voltage potential (UB) and collector side via a resistor (R 6) to the base terminal of the transistor (T 2), wherein between this and the ground potential, a resistor (R 7) is arranged.

2. Circuit arrangement according to item 1, characterized in that the collector terminal of the transistor (T2) and the second terminal of the photoreceptor (T 1) to the base terminal of a transistor (T 5) are connected, which at the collector voltage applied to the operating voltage potential (UB) and whose the output signal

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leading emitter terminal is connected to a voltage applied to the ground potential resistor (R 8).

3. Circuit arrangement according to item 1 and 2, characterized in that the photoreceiver (T 1) is a phototransistor.

4. Circuit arrangement according to item 1, 2 and 3, characterized marked characterized in that the phototransistor (T 1), the transistor (T 2), the transistor (T 3) and the transistor (T 5) complementary to the transistor (T 4 ) are.

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