DD223316A1

DD223316A1 - SHORT-FIXED OPTOELECTRONIC THRESHOLD SWITCH WITH STANDARDIZED OUTPUT LEVEL

Info

Publication number: DD223316A1
Application number: DD26038583A
Authority: DD
Inventors: Werner Fritzsche; Armin Steudel; Uwe Tolkmitt
Original assignee: Forsch Entwicklung Veb
Priority date: 1983-09-26
Filing date: 1983-09-26
Publication date: 1985-06-05

Abstract

DIE ERFINDUNG BEINHALTET EINEN KURZSCHLUSSFESTEN OPTOELEKTRONISCHEN SCHWELLWERTSCHALTER MIT STANDARDISIERTEM OPTISCHEN AUSGANGSPEGEL. DIE ERFINDUNG IST DADURCH GEKENNZEICHNET, DASS EINE LICHTEMITTERDIODE (V 1) UND EIN FOTOTRANSISTOR (V 3) OPTISCH GEKOPPELT SIND. INNERHALB DER OPTISCHEN STRECKE KANN SICH EIN LICHTSCHWAECHENDES MEDIUM (1) BEFINDEN. DIE TRANSISTOREN (V 3) UND (V 2) SIND ALS DARLINGTONSTUFE GESCHALTET UND AM KOLLEKTOR DES TRANSISTORS (V 2), DESSEN EMITTER MIT DEM BEZUGSPOTENTIAL VERBUNDEN IST, IST DAS DISKRETE AUSGANGSSIGNAL (+U TIEF A) ABGREIFBAR. DER EMITTER IST UEBER DEN BEGRENZUNGSWIDERSTAND (R 2) MIT DER KATODE DER LICHTEMITTERDIODE (V 1) VERBUNDEN UND DORT AN DEN VORWIDERSTAND (R 1) ANGESCHLOSSEN, DESSEN ZWEITER ANSCHLUSS MIT DEM BEZUGSPOTENTIAL VERBUNDEN IST. DIE ANODE DER LICHTEMITTERDIODE (V 1) IST AN DIE BETRIEBSSPANNUNG (+U TIEF B) ANGESCHLOSSEN.THE INVENTION INCLUDES A SHORT-TERM OPTOELECTRONIC THRESHOLD SWITCH WITH STANDARDIZED OPTICAL OUTPUT LEVEL. The invention is characterized in that a light-emitting diode (V 1) and a phototransistor (V 3) are optically coupled. WITHIN THE OPTICAL RANGE YOU CAN FIND A HEALTHY MEDIUM (1). THE TRANSISTORS (V 3) AND (V 2) ARE SWITCHED ON AS DARLING SOUND AND THE DISTRIBUTOR OUTPUT SIGNAL (+ LOW A) CAN BE TRIGGERED ON THE COLLECTOR OF THE TRANSISTOR (V 2), WHICH IS EMITTED WITH THE REFERENCE POTENTIAL. THE EMITTER IS CONNECTED TO THE LIMITATION RESISTANCE (R 2) WITH THE CATEGORY OF THE LIGHT EMITTED DIODE (V 1) AND THEREFORE CONNECTED TO THE RESISTANCE (R 1), THE SECOND CONNECTION OF WHICH IS ASSOCIATED WITH THE REFERENCE POTENTIAL. THE ANODE OF THE LIGHT EMITTER DIODE (V 1) IS CONNECTED TO THE OPERATING VOLTAGE (+ U LOW B).

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Schwellwertschalter zur Umwandlung eines analogen optischen Signales in ein diskretes eiektrisches Signal mit standardisiertem logischem Signalpegei, dessen Ausgang kurzschlußfest ist. ,The invention relates to an optoelectronic threshold value switch for converting an analog optical signal into a discrete electronic signal with a standardized logical signal level whose output is short-circuit proof. .

Characteristic of the known technical solutions

. Es ist bekannt, Lichtschranken bzw. optische Schalter zur Abtastung von Informationen zu verwenden, bei denen dem Strahlungsempfänger ein bekannter Schwellwertschalter nachgeordnet ist, um eine gewünschte Flankensteilheit zu erreichen. Die Zuordnung eines Schwellwertschalters zu.einem Strahlungsempfänger stellt einen beträchtlichen schaltungstechnischen Aufwand dar, der nicht vertretbar ist. . ., It is known to use light barriers or optical switches for scanning information in which the radiation receiver is followed by a known threshold value switch in order to achieve a desired edge steepness. The assignment of a Schwellwertschalters zu.einem radiation receiver represents a considerable circuit complexity, which is not justifiable. , ,

Außerdem besteht der Nachteil, daß konstruktive Bedingungen es häufig nicht ermöglichen, den notwendigen Schwellwertschalter unmittelbar dem Strahlungsempfänger zuzuordnen. Eine solche direkte Zuordnung ist besonders-unter dem Gesichtspunkt wünschenswert, wenn die Einstreuung von Störsignalen vermieden werden soll. In der DE-OS 2318835 wird eine Lichtschranke vorgeschlagen, die die genannten Nachteile insofern beseitigen soli, indem optischer Sender und optischer Strahlungsempfänger in Reihe geschaltet sind, Durch diese Reihenschaltung wird ein " .· Mitkopplungseffekt erzielt, der der Anordnung den Charakter eines Schweliwertschalters verleiht. Damit kann besonders eine Flankenverbesserung erzielt werden. Die dazu vorgeschlagenen Ausführungsbeispiele weisen jedoch erhebliche Mängel auf, die sich einerseits für einen robusten Industrieeinsatz nachteilig auswirken können, und andererseits sowohl ungünstige Voraussetzungen für eine einwandfreie störungsfreie Dynamik der Anordnung in sich bergen, als auch teilweise zusätzliche Schaltungsmaßnahmen in Form einer Kompensationsspannung benötigen, wenn das Ausgangssignal einen standardisierten Pegel darstellen soll.In addition, there is the disadvantage that constructive conditions often do not allow the necessary threshold switch to be assigned directly to the radiation receiver. Such a direct assignment is particularly desirable from the point of view, if the interference of interference signals should be avoided. In DE-OS 2318835 a light barrier is proposed, which solves the disadvantages mentioned so far, by optical transmitter and optical radiation receiver are connected in series, Through this series circuit is a ". Mitkopplungseffekt achieved that gives the arrangement the character of a Schweliwertschalters. However, the proposed embodiments have significant shortcomings that can be disadvantageous on the one hand for a robust industrial use, and on the other hand both unfavorable conditions for a perfect trouble-free dynamics of the arrangement in itself, as well as some additional circuit measures in the form of a compensation voltage when the output signal is to represent a standardized level.

Object of the invention

Die Erfindung bezweckt, mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln eine Anordnung für einen optoelektronischen Schwellwertschalter zu finden, dessen Ausgangssignal kurzschlußfest ist und einen standardisierten logischen Signalpegel darstellen kann, wobei die bekannten Nachteile beseitigt werden.The invention aims to find with simple circuitry means an arrangement for an optoelectronic threshold value, the output signal is short-circuit proof and can represent a standardized logic signal level, the known disadvantages are eliminated.

Explanation of the essence of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, mit einfachen schaltungstechnischen Mitteln einen optoelektronischen Schwellwertschalter zu schaffen, dessen Ausgangssignal kurzschlußfest ist und ohne zusätzliche Schaltungsmaßnahmen einen standardisierten logischen Signalpegel darsteilen kann.The object of the invention is to provide with simple circuitry means an optoelectronic threshold value, the output signal is short-circuit-proof and can present a standardized logic signal level without additional circuit measures.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Lichtemitterdiode optisch mit der Basis eines Fototransistors gekoppelt ist und sich innerhalb der optischen Strecke ein lichtschwächendes Medium befinden kann, wobei die Anode der Lichtemitterdiode an die positive Betriebsspannung der Anordnung angeschlossen ist und die Katode einerseits durch einen Vorwiderstand, der auch nichtlinear sein kann, mit dem Bezugspotentiai der Anordnung und andererseits durch einen Begrenzungswiderstand mit dem Kollektor eines npn-Transistors verbunden ist, wobei am Kollektor eines npn-Transistors das diskrete Ausgangssignal verfügbar ist und der Emitter des npn-Transistors mit dem ßezugspotential verbunden ist, wobei die Basis des npn-Transistors direkt oder über einen Widerstand mit dem Emitter des Fototransistors und der Emitter des Fototransistors über einen Widerstand am Bezugspotential angeschlossen und der Kollektor des Fototransistors direkt oder über einen weiteren Widerstand mit der positiven Betriebsspannung verbunden ist. 'According to the invention the object is achieved in that a light emitting diode is optically coupled to the base of a phototransistor and may be located within the optical path, a light-attenuating medium, wherein the anode of the light-emitting diode is connected to the positive operating voltage of the arrangement and the cathode on the one hand by a series resistor which may also be non-linear, is connected to the reference potential of the device and, on the other hand, by a limiting resistor to the collector of an npn transistor, the discrete output signal being available at the collector of an npn transistor and the emitter of the npn transistor being connected to the voltage potential is, wherein the base of the npn transistor connected directly or via a resistor to the emitter of the phototransistor and the emitter of the phototransistor via a resistor at the reference potential and the collector of the phototransistor directly or via a further resistor the positive operating voltage is connected. '

Die gestellte Aufgabe kann erfindungsgemäß auch so gelöst sein, daß die Lichtemitterdiode mit ihrer Katode an der negativen Betriebsspannung angeschlossen ist und die Anode einerseits über einen Vorwiderstand mit dem Bezugspotential und andererseits über einen weiteren Begrenzungswiderstand mit dem Kollektor eines pnp-Transistors verbunden ist, wobei am Kollektor dieses pnp-Transistors das diskrete Ausgangssignal verfügbar und der Emitter des pnp-Transistors amThe stated object can also be achieved according to the invention in that the light emitting diode is connected with its cathode to the negative operating voltage and the anode is connected on the one hand via a series resistor to the reference potential and on the other hand via a further limiting resistor to the collector of a pnp transistor, wherein the Collector of this pnp transistor, the discrete output signal available and the emitter of the pnp transistor am

-2- 260 385 5-2- 260 385 5

Bezugspotential angeschlossen ist. Die Basis des pnp-Transistors ist direkt oder über einen Widerstand mit dem Kollektor desReference potential is connected. The base of the pnp transistor is directly or through a resistor to the collector of the

Fototransistors verbunden. Phototransistors connected.

Der Kollektor des Fototransistors kann über einen Widerstand am Bezugspotential angeschlossen sein und der Emitter des Fototransistors ist entweder direkt oder über einen weiteren Widerstand mit der negativen Betriebsspannung verbunden. Bei den erfindungsgemäßen Lösungen können die Widerstände auch durch Widerstandskombinationen ersetzt sein.The collector of the phototransistor can be connected via a resistor at the reference potential and the emitter of the phototransistor is connected either directly or via a further resistor to the negative operating voltage. In the solutions according to the invention, the resistors can also be replaced by resistor combinations.

Mit diesen Lösungen wird die Aufgabenstellung erfüllt. _u__ _: With these solutions the task is fulfilled. _u __ _:

Aüsführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an 2 Ausführungsbeispielen erläutert werden. ' .The invention will be explained below to 2 embodiments. '.

In der Zeichnung zeigen: ~ 'In the drawing show:

Figur i: Kur2schlußfester optoelektronischer Schwellwertschalter für positives diskretes Ausgangssignal, ' - . 'FIG. 1: Curreference-proof opto-electronic threshold value switch for positive discrete output signal, '-. '

Figur 2: Kurzschlußfester optoelektronischer Schwellwertschalter für negatives diskretes Ausgangssignal. .FIG. 2: Short-circuit-proof optoelectronic threshold value switch for negative discrete output signal. ,

In Figur.1 ist die Lichtemitterdiode V1 mit der Anode an der positiven Betriebsspannung +U₈ angeschlossen. Die Katode der Lichtemitterdiode V1 ist mit dem Vorwiderstand RT und dem Begrenzungswiderstand R2.verbunden. Der Vorwiderstand R1 ist am Bezugspotential und der Begrenzungswiderstand R2 am Kollektor des npn-Transistors V2 angeschlossen. Am Kollektor des npn-Transistors V2 ist das diskrete Ausgangssignal +U_A abgreifbar. Der npn-Transistor V2 ist mit seinem Emitter am Bezugspotential angeschlossen und die Basis des npn-Transistors V2 ist entweder direkt oder über den Widerstand R 3mit dem Emitterdes Fototransistors V 3 verbunden. Vom Emitter des Fototransistors V3 führt ein Widerstand R 5 zum Bezugspotential. Der Kollektor des Fototransistors V3 ist entweder direkt oder über einen Widerstand R4 an der Betriebsspannung .+U₈ angeschlossen. Zwischen der Lichtemitterdiode V1 und der Basis des Fototransistors V3 befindet sich das Strahlungsschwächende Medium 1. Im so dargestellten Zustand ist die optische Strahlung zwischen der Lichtemitterdiode V1 und dem Fototransistor V3 unterbrochen. Der Fototransistor V3 sperrt und der npn-Transistor V2 sperrt ebenfalls. Dabei besitzt das diskrete Ausgangssignal + U_A am Kollektor von npn-Transistor V2 „High"-Pote'ntial, das kurzschlußfest abgegriffen werden kann. Das diskrete Ausgangssignal +U_Akann den Standardbedingungen durch die Wahl der Betriebsspannung +U₈ angepaßt werden. In diesem Zustand wird der erforderliche Strom für die Lichtemitterdiode V1 durch den Vorwiderstand RT festgelegt. Wird nun das Strahlungsschwächende Medium'1 langsam zwischen Lichtemitterdiode V1 und Fototransistor V3 .antfernt/bjs,die Strahlung der Li.chtennitjerdjode Y1 auf die Basis d.es Fototransistors V3 irifftr so beginnt der Fototransistor V3 in den leitenden Zustand überzugehen. Gleichzeitig wird damit der npn-Transistor V2 angesteuert, wobei die Widerstände R3 bzw. R 5 entscheidend für die Stromauf nähme der. Basis des npn-Transistors V 2 sind. Dadurch wird die Empfindlichkeit der Anordnung.festgelegt. Durch die Ansteuerung des npn-Transistors V2 beginnt dieser ebenfalls in den leitenden Zustand überzugehen und der Stromfiuß durch die Lichtemitterdiode V1 nimmt über den Begrenzungswiderstand R2 zu, so daß der Übergang vom gesperrten in den leitenden Zustand des npn-Transistors V2 schlagartig zunimmt, daß die Strahlung der .Lichtemitterdiode Vt ebenfalls durch die Mitkopplung über den Begrenzungswiderstand R2 zunimmt Nach diesem Vorgang nimmt dann der Kollektor des npn-Transistors.V 2 nahezu 8ezugspotential an, womit gesichert ist, daß das diskrete Ausgangssignal 4-U_A einen standardisierten „Low"-Pegel annimmt.In Figure 1, the light emitting diode V1 is connected to the anode at the positive operating voltage + U ₈ . The cathode of the light emitting diode V1 is connected to the series resistor RT and the limiting resistor R2. The series resistor R1 is connected to the reference potential and the limiting resistor R2 to the collector of the npn transistor V2. At the collector of the npn transistor V2, the discrete output signal + U _{A can be} tapped. The npn transistor V2 is connected with its emitter at the reference potential and the base of the npn transistor V2 is connected either directly or via the resistor R 3 to the emitter of the phototransistor V 3. From the emitter of the phototransistor V3, a resistor R 5 leads to the reference potential. The collector of the phototransistor V3 is connected either directly or via a resistor R4 to the operating voltage. + U ₈ . The radiation-weakening medium 1 is located between the light-emitting diode V1 and the base of the phototransistor V3. In the state shown, the optical radiation between the light-emitting diode V1 and the phototransistor V3 is interrupted. The phototransistor V3 blocks and the npn transistor V2 also turns off. The discrete output signal + U _A at the collector of npn-transistor V2 has a "high" potential, which can be tapped short-circuit-proof The discrete output signal + U _A can be adapted to the standard conditions by selecting the operating voltage + U ₈ In this state, the required current for the light emitting diode V1 is determined by the series resistor RT. If the radiation attenuating medium 1 then slowly arrives between the light emitting diode V1 and the phototransistor V3, then the radiation of the Li.chtennitjerdjode Y1 to the base of the phototransistor V3 At the same time, the npn transistor V2 is driven thereby, whereby the resistors R3 and R 5 are decisive for the current consumption of the base of the npn transistor V 2 the Anordnung.festgelegt. By driving the NPN transistor V2, this also begins to go into the conductive state and the Stromfiuß through the light emitting diode V1 increases via the limiting resistor R2, so that the transition from the locked to the conductive state of the NPN transistor V2 increases abruptly that the Radiation of the .Lichtemitterdiode Vt also increases by the positive feedback via the limiting resistor R2 After this process, then the collector of npn transistor .V 2 takes almost reference potential, thus ensuring that the discrete output signal 4-U _{A is} a standardized "low". Takes level.

Die Anordnung,nach Figur 2 besitzt einen ähnlichen Aufbau wie nach Figur 1. Statt.des npn-Transistors V2 ist ein pnp-Transistor V4 eingesetzt, dessen Basis über den Widerstand R 6 oder direkt mit dem Kollektor des Fototransistors V3 verbunden ist. Der Emitter des Fototransistors V3 ist an negative Betriebsspannung. -U₃ angeschlossen. Die Lichtemitterdiode V1 ist mit der Katode an die Betriebsspannung -O₈ angeschlossen. Die Anodeliegt am Vorderwiderstand R1 und am BegrenzUngswidsrstand R2. . . ...... ;.: .. ,,'..·,:;. . :' , .. , ; ;. · \_:;,..·.. .;' :.. ... . -, ; . . . ·,Instead of the npn transistor V2, a pnp transistor V4 is used whose base is connected via the resistor R 6 or directly to the collector of the phototransistor V3. The emitter of the phototransistor V3 is at negative operating voltage. -U ₃ connected. The light emitting diode V1 is connected to the cathode to the operating voltage -O ₈ . The anode is connected to the front resistor R1 and the limit switch resistor R2. , , ......; ..: .. ,,, .. ·,:;. , : ', ..,; ;. · \ _:; .. · ... ' : .... -,; , , , ·,

Auf die Widerstände R7 und R8 wurde verzichtet. Das funktionell Verhalten der Anordnung ist prinzipiell mit der Anordnung nach Figur 1 erläüterbar. Das diskrete Ausgangssignal —U_A nimmt jedoch bei gesperrter Lichtzufuhr durch das s.trahlungsschwächende Medium'T ' .Resistors R7 and R8 have been dispensed with. The functional behavior of the arrangement can be explained in principle with the arrangement according to FIG. The discrete output signal -U _A , however, decreases when the light is blocked by the light-attenuating medium 'T'.

„Low—Potential mit — U_A = -Us und bei freier Lichtzufuhr „High"-Potential mit -U_A = 0 ' an. . ...''. . · - '"Low-potential with - U _A = -Us and with free light supply" High "-potential with -U _A = 0 'at ....''.. · -'

Diese Anordnung ist für die Ansteuerung einer negativen Logik verwendbar. ,This arrangement is useful for driving a negative logic. .

Claims

Invention claims: *

1. A short-circuit proof optoelectronic threshold value switch with standardized logical output level, characterized in that a light emitting diode (V1) and a phototransistor (V3) are optically coupled and within the physical path a light attenuating medium (1) can be that the transistors {V3) and (V2) are connected as Darlingtonstufe and at the collector of the transistor (V2) whose emitter is connected to the reference potential, the discrete output signal (+ U _A ) can be tapped, via the limiting resistor (R2) with the cathode of the light emitting diode (V 1 ) and connected there to the series resistor (R 1) whose second terminal is connected to the Bezugspoteritial and the anode of the light emitting diode (V1) to the operating voltage (+ U ₈ ) is connected. · '

2. Optoelectronic threshold switch according to item 1, characterized in that according to Figure 2, the discrete output signal (-Ua) is negative and the transistor (V4) of the PNP type, that the emitter of the phototransistor (V3) and the cathode of the light emitting diode (V 1) are connected to the operating voltage (-U ₈ ) and whose anode is connected to the series resistor (R 1) and the limiting resistor (R2).

3. Optoelectronic threshold switch according to item 1, characterized in that according to Figure 1. between the collector of the phototransistor (V3) and operating voltage (+ U _B ) of the resistor (R4) and / or between the emitter of the phototransistor (V3) and reference potential of the resistor (R 5) and / or between the emitter of phototransistor (V3) and 8asis of the npn transistor (V2), the resistor (R3) is connected. , ,

4. Optoelectronic threshold switch according to item 1 and 2, characterized in that according to Figure 2 between the emitter of the phototransistor (VSl.und operating voltage (-U ₈ ) of the resistor (R8) and / or between the collector of the phototransistor · (V3) and reference potential of Resistor (R 7) and / or between the collector of phototransistor (V3) and the base of the transistor (V4) of the resistor (R 6) is connected.

5. Optoelectronic threshold switch according to item 1 to 4, characterized in that the resistors (R3), (R4),. (R 5) or (R6), (R7), (R8) form a resistor combination.

6. Optoelectronic threshold switch according to item .1 to 5, characterized in that the series resistor (R 1) is non-linear. '. '

See 1 page drawings. ' '