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Diese Erfindung betrifft einen Photozellendetektor, bestehend aus einer elektronischen Steuer- und Verarbeitungsvorrichtung, die in der Lage ist, ein Sendesignal, bestehend aus Impulsen, die mit einer bestimmten Zykluszeit ausgesandt werden, zu erzeugen sowie ein pulsiertes Empfangssignal zu verarbeiten, das durch die Gegenwart eines Gegenstandes entsteht und davon abhängt.
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Wenn zwei Photozellendetektoren einander nahe stehen, kann einer von ihnen durch die vorn anderen ausgesandten Impulse gestört werden; in der Tat empfängt er in diesem Fall Störimpulse, die er als eine Antwort auf seine eigene Aussendung auslegen könnte. Es ist daher wünschenswert, Vorkehrungen zu treffen, um die Störung zwischen zwei benachbarten Detektoren zu verhindern.
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In der
DE 196 11 195 C1 ist ein Verfahren zum Betrieb einer Lichtschrankenanordnung beschrieben. Zum störungsfreien Betrieb von Lichtschranken bei Beeinflussung durch eine Lichtschranke gleicher oder ähnlicher Bauart sendet jeder Sender Lichtstrahlen in Form von Doppelimpulsen bestehend aus zwei Impulsgruppen aus. Jeder Empfänger bewertet einen Lichtstrahl des zugehörigen Senders dann als korrekt empfangen, wenn mindestens eine der beiden Impulsgruppen eines Doppelimpulses als gültig erkannt wurde. Die Dauer der Impulsgruppen der Doppelimpulse und die Pausen zwischen diesen sind so festgelegt, daß höchstens eine Impulsgruppe eines Doppelimpulses des einen Senders von einer Impulsgruppe des Doppelimpulses des anderen Senders überlagert wird.
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Die
DE 42 24 784 A1 offenbart ein Verfahren zum Betrieb von Lichtschranken, Lichtgittern oder Lichtvorhängen, wobei innerhalb eines ersten Zeitfensters mindestens zwei Impulsgruppen codierten Lichts ausgesandt werden, die in einem zweiten bzw. in einem dritten Zeitfenster liegen. Ein Empfänger prüft, ob mindestens eine der empfangenen Impulsgruppen einen gültigen Code aufweist. Die zweiten und dritten Zeitfenster sind innerhalb des ersten Zeitfensters angeordnet, liegen zu diesen jedoch asymmetrisch und in nicht-harmonischem Abstand zueinander. Hierdurch werden Störimpulse von Fremdlichtquellen ausgeblendet.
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Die
DE 195 10 304 C1 bezieht sich auf ein Lichtschrankengitter mit mehreren nebeneinander liegenden Sendeelementen und mehreren nebeneinander liegenden Empfangselementen, die mehrere zusammenarbeitende Paare bilden, die je aus einem Sendeelement und einem Empfangselement bestehen. Das Lichtschrankengitter weist eine Sendersteuerung sowie eine Empfangssteuerung auf, über welche die Paare zeitlich nacheinander zyklisch aktivierbar sind, so daß das Aussenden der Lichtimpulse synchron zum Empfang der Lichtimpulse erfolgt. Vom ersten Sendeelement werden Lichtimpulse mit einer vorgegebenen Kennung zur Synchronisation der Paare emittiert. Von den restlichen Sendeelementen werden pulslage-modulierte Einzel-Lichtimpulse emittiert, die vorgegebene Bitwerte bzw. Bitfolgen codieren. Die Bitwerte bzw. die Bitfolgen werden empfangsseitig decodiert und mit vorgegebenen Sollwerten zur Überprüfung des fehlerfreien Betriebs der Paare verglichen.
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In der
DE 199 18 921 A1 wird eine aus einer Einheit von optischen Sende- und Empfangselementen gebildete optische Schranke beschrieben. Die Sende- und Empfangselemente sind in jedem Teil der Schranke auf Module aufgeteilt. Die Schranke wird durch eine Nummer identifiziert, aus der man ein jedes Modul durch einen seiner Strahlen sowie durch die anderen Strahlen des Moduls identifizierenden Code bildet. Die Module tauschen codierte Wörter aus, die sie gegenseitig modifizieren; die Synchronisation geschieht durch die Übereinstimmung zwischen dem ausgesandten Wort und dem zu empfangenen Wort.
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Ziel dieser Erfindung ist es daher, Störungen eines Photozellendetektors durch einen benachbarten Photozellendetektor mit ähnlichen Merkmalen zu vermeiden, indem die Aussendung von Sendeimpulsen auf einfache Art geändert wird.
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Erfindungsgemäß besteht die Steuer- und Verarbeitungsvorrichtung aus Störungsschutzvorrichtungen gegenüber Störimpulsen mit der angenommenen selben Zykluszeit, wobei diese Vorkehrungen folgende sind:
- – mit jedem empfangenen Impuls ist eine angrenzende, zeitlich bestimmte Schutzzone verbunden,
- – ein in der Schutzzone erkannter Störimpuls verschiebt ein folgendes Sendesignal mit einer Korrekturverschiebung, wobei die Dauer dieser Verschiebung dermaßen festgelegt wird, daß die folgenden Störimpulse sich außerhalb der Schutzzone befinden.
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Die, mit einem Sendeimpuls verbundene Schutzzone enthält vorzugsweise eine Zone, die dem Impuls vorgeht, die sogenannte vordere Korrekturzone und eine Zone, die dem Impuls folgt, die sogenannte hintere Korrekturzone, wobei die Korrekturverschiebung es ermöglicht, die Phase der Sendeimpulse zu verschieben, damit der zyklische Störimpulse sich in einer Mittelzone positioniert, die sich zwischen den hinteren und vorderen Korrekturzonen befindet; sobald die Vorrichtung einen Störimpuls erkennt, der sich in der vorderen oder hinteren Korrekturzone befindet, wird die Aussendung des Sendeimpulses um eine bestimmte Dauer nach hinten verschoben, damit der Störimpuls phasenverschoben in der Mittelzone erscheint.
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Die Breiten der vorderen und hinteren Korrekturzonen können vorzugsweise so festgelegt werden, daß die Breite der vorderen Korrektur größer ist als die Breite der hinteren Korrektur.
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Zum Entsynchronisieren eines Detektors, der einem identischen und synchronen, benachbarten Detektor gegenüber liegt, sieht man vor, daß die Steuervorrichtung das Fehlen eines Störimpulses feststellt und der Dauer des Sendezyklus eine zufällige Verschiebung in einem Bereich von Werten vorschreibt, die kleiner sind als die Dauer der Korrekturverschiebung.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Detektorsatz, der mindestens zwei solche identische, benachbarte Detektoren enthält.
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Die Beschreibung erfolgt nachstehend mit einer nicht ausschließlichen Realisierungsart der Erfindung angesichts der beiliegenden Zeichnungen.
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Die 1 stellt schematisch einen Photozellendetektor gemäss dieser Erfindung dar.
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Die 2 ist ein Chronogramm der, vom Detektor ausgesandten Impulse, mit Störung vorne beziehungsweise hinten durch einen asynchronen, benachbarten Detektor.
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Die 3 zeigt eine Verschiebung zur Entsynchronisierung, die beim Aussenden realisiert wird.
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Die 4 stellt einen bevorzugten Betriebsmodus des Detektors dar.
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Der, in 1 gezeigte Photozellendetektor A enthält eine elektronische Steuer- und Verarbeitungsvorrichtung, die Sendemittel 10 und Empfangsmittel 20 enthält und hierfür mit einem elektronischen Kreis und zusammenwirkenden Programmelementen ausgestattet ist. Die Sendemittel 10 senden, wenn die Erkennung eines Gegenstandes C gewünscht wird, einen Lichtstrahl 11A aus, der mit einer Zykluszeit T pulsiert wird. Die Lichtimpulse 12A des Strahls 11A haben eine Dauer To. Der Teil 21A des Lichtstrahls, der vom Gegenstand C zurückgesandt wird, besteht in Form von Impulsen 22A die mit den Impulsen 12A synchron sind. Die Zykluszeit T – oder Periode – der Aussendung von Sendeimpulsen 12A ist genauestens festgelegt und es können ihr Korrektursprünge oder leichte Verschiebungen zum Entsynchronisieren zugewiesen werden, wie dies später beschrieben wird.
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Ein benachbarter Photozellendetektor B des Detektors A und gleichartig bzw. identisch mit dem Detektor A, sendet ebenfalls einen pulsierten Lichtstrahl 11B (Impulse 12B) aus und empfängt bei Gegenwart eines Gegenstandes einen pulsierten Lichtstrahl 21B, der vom Gegenstand zurückgesandt wird (Impulse 22B). Der Detektor B könnte mit dem Detektor A interferieren, denn die Impulse die von B kommen und von A empfangen werden, können zu falschen Auswertungen führen. Der Detektor B, wenn er mit dem Detektor A identisch ist, setzt dieselben Programme ein und sendet Impulse mit derselben Dauer To und derselben Zykluszeit T wie der Detektor A aus.
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Jeder Sendezyklus (oder Empfangszyklus) ist in mehrere Zonen unterteilt (siehe Diagramm der 2). Einem empfangenen Impuls 22A mit Dauer To folgt eine hintere Zone Zr mit Dauer Tr, eine Mittelzone Zm mit Dauer Tm und eine vordere Zone Zf mit Dauer Tf. Die Breiten Tf, Tr der, den Impuls einfassenden Zonen sind festgelegt und vorzugsweise so, daß Tf größer ist als Tr (siehe 3) und daß Tf und Tr größer sind als die Breite To des Impulses. Die Sättigung der Empfangselektronik ist somit besser berücksichtigt. Die Steuer- und Verarbeitungsvorrichtung ist dermaßen, daß die Erkennung eines Gegenstandes im Sendefenster To aktiviert wird und daß der Rest der Zykluszeit dem Erkennen von Störimpulsen gewidmet wird.
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Die Zonen Zf und Zr stellen für den Impuls 22A eine Schutzzone dar, die folgende Aufgabe hat: Wenn ein Störimpuls 22B in der Schutzzone erkannt wird, verschieben die Steuermittel die Aussendung des folgenden Impulses 12 augenblicklich um eine Dauer Td, wobei hingegen die Zykluszeit T für die späteren Impulse 12 übernommen wird. Zum Beispiel: Wenn To in einer Größenordnung von 6 μs bis 8 μs, ist die Zyklusdauer T etwa zehn mal größer als To, mit zum Beispiel einer Größenordnung von 400 μs, und die Verschiebung Δt kann in der Größenordnung von 100 bis 200 μs sein. Das Erkennen eines Störimpulses erfolgt außerhalb des Sendefensters To und mit allen, dem Fachmann zur Verfügung stehenden, üblichen elektronischen Mitteln.
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Man geht zuerst einmal davon aus, daß die, vom Detektor B empfangenen Impulse den Impulsen des Detektors A gegenüber asynchron sind. Wird ein Störimpuls 22B in der Mittelzone Zm entdeckt, ändert der Detektor A nicht die Positionierung seiner Sendeimpulse. Wird ein Störimpuls 22B in der Zone Zf erkannt (siehe Diagramm b1), wird die folgende Aussendung des Sendeimpulses 12A um eine Verschiebung Td1 verzögert, die so bestimmt wird, daß der Impuls der 22 von B folgt, sich in der Zone Zm von A befindet. Dies trifft ebenfalls zu, wenn ein Impuls 22B in der Zone Zr erkannt wird (siehe Diagramm b2) und der folgende Impuls 12A um eine Verschiebung Td2 verzögert wird, so daß sich der folgende Störimpuls 22B in der Zone Zm von A befindet. Es ist von Vorteil, wenn die Korrektur in Form einer Verzögerung erfolgt, um die Sendemittel zu schonen.
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Wenn die Impulse des Detektors B mit den Impulsen des Detektors A synchron sind, setzt die Steuervorrichtung dieses letzteren als Standard voraus, daß ein benachbarter Detektor vorliegt, der interferieren könnte. Sie verschiebt daher ihre Aussendung mit einer zufälligen Verschiebung Ta mit dem Ziel der Entsynchronisierung (siehe 3). Die Verschiebung Ta kann zum Beispiel 16 Werte betragen, insbesondere 1, 2 oder 16 μs, Werte die zufällig im Intervall von 1 bis 16 genommen werden. Wenn der Detektor B wirklich gegenwärtig ist, erfolgt eine Korrekturverschiebung der folgenden Aussendung. Besteht kein interferierender Detektor B wird die zufällige Verschiebung Ta wieder zu den vorherigen Zyklen aufgenommen, die daher sehr leicht variierende, folgende Werte haben, zum Beispiel 401, 414, 407, 403 μs usw. Vorzugsweise wählt man Verschiebungen so, daß Tm + Tr – Tf – To > Ta und daß Ta > Tm – 2 To – Tf ist.
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Der vorstehen beschriebene Korrektursprung wird sofort am ersten Impuls des Detektors durchgeführt, der der Erkennung eines, von einem benachbarten Detektor kommenden Störimpulses folgt. Er könnte eventuell an einem späteren Impuls durchgeführt werden.
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Das Flußdiagramm der 4 zeigt die Wirkungsweise des Detektors. Das Ende einer Impulsaussendung To löst eine Etappe 30 der Nullstellung des Detektionsablaufs von Störparasiten aus. Nach dieser Etappe 30 tritt die Steuer- und Verarbeitungsvorrichtung in verschiedene Etappen 31 ein, die zur Erkennung eines Störimpulses in Zr, Zm und Zf bestimmt sind.
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In einer Etappe 32 löst, wenn ein Störimpuls in Zr erkannt wird, die Vorrichtung eine (Aktion 33) Aussendungsverzögerung Td2 des folgenden Impulses 12A aus. Ist dies nicht der Fall, ermöglicht eine nachfolgende Detektionsetappe 34, einen Störimpuls in Zm und dann in Zf zu erkennen.
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Wird ein Störimpuls in Zm erkannt, wird die Aussendung nicht korrigiert. Wird ein Störimpuls in Zf festgestellt, löst die Vorrichtung (Aktion 35) eine Aussendungsverzögerung Td1 aus. Wird kein Störimpuls erkannt, löst die Vorrichtung (Aktion 36) eine zufällige Verschiebung zur Entsynchronisierung Ta aus, dann tritt der Detektor in eine Sendephase 37, wo er eine Impulsaussendung durchführt und dann wird die Verarbeitung wieder zyklisch aufgenommen. Zudem, um zu vermeiden, daß sich zwei benachbarte Zellen gegenseitig durch aufeinanderfolgende Verschiebungen stören, wird vorgesehen, die Aussendung je nachdem zu verschieben, ob der Störimpuls mehr oder weniger nahe dem Aussendungsmoment vor- oder nachlaufend erkannt wird.
