DE102007035919B3 - Sensor system for line breakage proof object detection - Google Patents

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Abstract

Bei einem Sensorsystem zur leitungsbruchsicheren Objektdetektion besteht die Aufgabe, die Baugröße für die Auswerteelektronik durch eine verringerte Anzahl an Bauelementen zu verkleinern und die Ausfallwahrscheinlichkeit sowie die Kosten des Sensorsystems zu verringern. Sensorsignale eines berührungslos arbeitenden Zweidraht-Näherungssensors, der bei Detektion eines vorhandenen Objektes von einem niedrigeren Strom durchflossen ist als bei fehlendem Objekt, sind gleichzeitig an nichtinvertierenden Eingängen eines ersten und eines zweiten Komparators angelegt, wobei am invertierenden Eingang des ersten Komparators eine fest eingestellte Referenzspannung angelegt ist und der erste Komparator ausgangsseitig mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators in Verbindung steht, wodurch am invertierenden Eingang des zweiten Komparators eine vom Ausgangssignal des ersten Komparators abhängige Referenzspannung anliegt.In the case of a sensor system for line-break-proof object detection, the object is to reduce the size of the evaluation electronics by reducing the number of components and to reduce the probability of failure and the costs of the sensor system. Sensor signals of a non-contact two-wire proximity sensor, which is traversed when detecting an existing object of a lower current than the missing object, are applied simultaneously to non-inverting inputs of a first and a second comparator, wherein applied to the inverting input of the first comparator, a fixed reference voltage is and the output side of the first comparator is in communication with the inverting input of the second comparator, whereby at the inverting input of the second comparator is applied a dependent of the output signal of the first comparator reference voltage.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sensorsystem zur leitungsbruchsicheren Objektdetektion, enthaltend mindestens einen berührungslos arbeitenden Zweidraht-Näherungssensor, der bei Detektion eines vorhandenen Objektes von einem niedrigeren Strom durchflossen ist als bei fehlendem Objekt und eine an den Zweidraht-Näherungssensor angeschlossene Auswerteelektronik zur Erfassung von Sensorsignalen, die aus den sich unterscheidenden Strompegeln gebildet sind.The The invention relates to a sensor system for line breakage-proof Object detection, comprising at least one non-contact two-wire proximity sensor, the detection an existing object flows through a lower current is as a missing object and one connected to the two-wire proximity sensor Evaluation electronics for the detection of sensor signals coming from the are formed differing current levels.

Im Hochleistungslaserbereich ist es möglich, durch Lichtleitfasern mit geringem Querschnitt hohe optische Leistungen zu führen, wodurch eine räumliche Trennung zwischen der Laserstrahlungsquelle und dem Arbeitsort überbrückt werden kann. Ist infolge von Verschleiß und Alterung ein Austausch der Lichtleitfasern notwendig, erfolgt dieser üblicherweise über Steckverbinder, in denen Ferrulen aus zumeist metallischen Werkstoffen integriert sind. Jedoch ist aufgrund hoher Leistungsdichten am Strahlungserzeuger, insbesondere bei Lasern der Laserklassen 2 bis 4 und der damit verbundenen Gefahren, eine sichere Detektion des funktionsgerechten Steckens der Lichtleitfaser notwendig, um das Einschalten des Lasers ohne angesteckte Lichtleitfaser zu verhindern.in the High-power laser range makes it possible through optical fibers with low cross-section to perform high optical performance, which a spatial Separation between the laser radiation source and the work to be bridged can. Is due to wear and tear Aging replacement of the optical fibers necessary, this is usually done via connectors, in which ferrules of mostly metallic materials integrated are. However, due to high power densities at the radiation generator, especially with lasers of the laser classes 2 to 4 and the associated Dangers, a safe detection of the functional connection the optical fiber necessary to turn on the laser without To prevent infected optical fiber.

Lichtleitfasern mit Ferrule können z. B. durch mechanische Schalter detektiert werden. Außen am Gehäuse vorgesehene Schalter müssen aufgrund von Verschmutzungen regelmäßig gewartet werden. Zudem detektieren derartige Schalter nicht die Ferrule der Lichtleitfaser, sondern lediglich einen Überwurf, was eine zusätzliche Fehlerquelle darstellt. Bei im Gehäuseinneren angebrachten Schaltern besteht der Nachteil, dass die Dichtheit des Gehäuses nur mit großem Aufwand realisiert werden kann.optical fibers with ferrule can z. B. be detected by mechanical switches. Externally provided on the housing Need to switch be regularly maintained due to soiling. moreover such switches do not detect the ferrule of the optical fiber, but just a wrap, what an extra Error source. With switches mounted inside the housing There is the disadvantage that the tightness of the housing only with great effort can be realized.

Allen mechanischen Schaltern gemeinsam ist der Nachteil, dass infolge von Verschleiß durch Abnutzung beim Gebrauch die Zuverlässigkeit beeinträchtigt werden kann. Winzige Späne, die durch Abrieb von der Faserferrule entstehen, können außerdem zum vorzeitigen Ausfall der Lichtleitfaser oder des Lasers führen. Somit sind diese nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Schalter nicht rückwirkungsfrei. Durch den direkten Kontakt mit dem Werkstoff oder Gegenstand wird dieser beeinflusst. Dagegen arbeiten im industriellen und medizinischen Bereich eingesetzte Näherungssensoren mit Drei- und Zweileiteranschluss rückwirkungsfrei und berührungslos, sind verschleißfrei bezüglich der Schaltzyklen, erlauben hohe Schaltfrequenzen und sind ausgezeichnet gegen Umwelteinflüsse geschützt.all mechanical switches in common is the disadvantage that due wear due to wear in use the reliability impaired can be. Tiny chips, which arise from abrasion of the Faserferrule, can also for lead to premature failure of the optical fiber or the laser. Consequently These are the displacement principle working switch is not reactive. By direct contact with the material or object is this influences. In contrast, work in industrial and medical Area used proximity sensors with three- and two-wire connection, non-reactive and non-contact, are wear-free in terms of the switching cycles, allow high switching frequencies and are excellent against environmental influences protected.

Näherungssensoren mit Dreileiteranschluss haben den Nachteil, dass drei Anschlussleitungen benötigt werden, für die bei Unterbringung der Sensoren innerhalb eines Gehäuses entsprechend drei elektrische Durchführungen erforderlich sind. Zudem ist eine Betriebsspannung von wenigstens 12 V notwendig, die von einem Netzteil bereitgestellt werden muss.Proximity sensors with three-wire connection have the disadvantage that three connection lines are needed for the in housing the sensors within a housing accordingly three electrical feedthroughs required are. In addition, an operating voltage of at least 12V necessary, which must be provided by a power supply.

Zweileiter-Näherungssensoren, die im Unterschied zu Näherungssensoren mit Dreileiteranschluss keine Auswerteeinheit und/oder Schaltverstärker besitzen, sind wesentlich kleiner und lassen sich einfacher in Systeme integrieren. Ein weiterer Vorteil von Zweileiter-Näherungssensoren ist die Konformität mit NAMUR für induktive Näherungssensoren. Diese sind durch Ihre Bauweise auch unter extremen Bedingungen oder in gefährdeten Bereichen einsetzbar.Two-wire proximity sensors, unlike proximity sensors with three-wire connection have no evaluation unit and / or switching amplifier, are much smaller and easier to integrate into systems. Another advantage of two-wire proximity sensors is the conformity with NAMUR for inductive Proximity sensors. These are due to their design even under extreme conditions or in danger Fields used.

Zur Veranschaulichung zeigt 1 die Übertragungsfunktion eines beispielhaften Näherungssensors nach NAMUR, aus dem zu entnehmen ist, dass bei geringer werdendem Abstand zwischen einem nachzuweisenden Objekt aus ferromagnetischem Werkstoff und dem Näherungssensor der fließende Strom sinkt. Fehlt das nachzuweisende Objekt, im vorliegenden Fall die Lichtleitfaser mit der Ferrule, fließt ein hoher Strom, wogegen bei Detektion einer solchen ein geringer Strom fließt.To illustrate shows 1 the transfer function of an exemplary proximity sensor according to NAMUR, from which it can be seen that decreases with decreasing distance between an object to be detected from ferromagnetic material and the proximity sensor, the flowing current. If the object to be detected, in the present case the optical fiber with the ferrule, is missing, a high current flows, whereas on detection of such a small current flows.

Die alleinige Verwendung dieser Näherungssensoren zur gemeinsamen sicheren Detektion von Lichtleitfaser und Ferrule ist für Laserstrahlungsquellen aus Gründen der Lasersicherheit nicht zulässig, denn ein Ausfall des Näherungssensors oder ein Leitungsbruch würde aufgrund des resultierenden hochohmigen Widerstandes auch bei fehlender Lichtleitfaser fälschlicherweise das Vorhandensein einer Lichtleitfaser anzeigen.The sole use of these proximity sensors for joint safe detection of optical fiber and ferrule is for Laser radiation sources for reasons the laser safety is not allowed, because a failure of the proximity sensor or a line break would due to the resulting high resistance even in the absence of Optical fiber mistakenly indicate the presence of an optical fiber.

Es würde ein Freigabesignal aufgrund einer mit der Laserstrahlungsquelle vermeintlich verbundenen Lichtleitfaser generiert werden, um die Laserstrahlungsquelle in Betrieb zu nehmen. Besonders bei sicherheitsrelevanten Anwendungen und der Medizintechnik sind jedoch Aussagen über die sichere funktionsgerechte Detektion der Lichtleitfaser durch den Näherungssensor notwendig.It would be one Release signal due to one with the laser radiation source supposedly connected optical fiber generated to the laser radiation source to be put into operation. Especially for safety-relevant applications and medical technology, however, are statements about the safe functional Detection of the optical fiber by the proximity sensor necessary.

Es sind Schaltungsanordnungen bekannt, die das analoge Ausgangssignal UR oder IR von Näherungssensoren in ein für die Digitaltechnik übliches binäres Signal wandeln.It Circuit arrangements are known which the analog output signal UR or IR of proximity sensors in a for the digital technology usual binary signal convert.

Aus DE 198 16 942 A1 ist eine Schaltungsanordnung zur Überwachung eines Stromkreises auf Leitungsbruch bekannt, die prinzipiell auch zur Überwachung eines Sensors, zum Beispiel eines induktiven Näherungsschalters, benutzt werden kann, der ein Objekt detektiert. Ein erster Komparator überwacht einen eventuellen Leitungsbruch und ein zweiter Komparator überwacht das Sensorsignal. In dieser Schaltungsanordnung liegt an beiden Komparatoren jeweils eine feste Referenzspannung Uref1 und Uref2 an. Nachteilig an dieser Schaltungsanordnung ist die Notwendigkeit einer zusätzlichen Logikschaltung, die beide Komparatorausgänge verknüpft, um ein Freigabesignal für den Aktor, zum Beispiel einen Laser, zu generieren.Out DE 198 16 942 A1 a circuit arrangement for monitoring a circuit for line break is known, which can in principle also be used to monitor a sensor, for example an inductive proximity switch, which detects an object. A first comparator monitors a possible line break and a two The comparator monitors the sensor signal. In this circuit arrangement, a fixed reference voltage Uref1 and Uref2 is applied to both comparators. A disadvantage of this circuit arrangement is the need for an additional logic circuit which combines both comparator outputs in order to generate an enable signal for the actuator, for example a laser.

Eine solche zusätzliche Logikschaltung ist als Verknüpfungschaltung des in DE 32 46 669 A1 gezeigten Leckwächters den Ausgängen von zwei Komparatoren nachgeschaltet, welche ebenso wie die in der zuvor erwähnten Schrift feste Eingangs-Referenzspannungen verwenden.Such an additional logic circuit is used as a combination circuit of in DE 32 46 669 A1 shown leakage resistors downstream of the outputs of two comparators, which use as well as the fixed in the aforementioned font input reference voltages.

In analoger Weise enthält die an einen Sensor angeschlossene Auswerteelektronik nach der EP 337 396 B1 aus einem oder mehreren Schwellwertschaltern bestehende logische Funktionsbausteine, die eine Auswertung hinsichtlich der fließenden Ströme vornehmen, wobei anhand der durch die Schwellwertschalter generierten Signalpegel und deren Verknüpfung Aussagen über den Zustand des Näherungsschalters getroffen werden. Von Nachteil bei allen erwähnten Schriften ist die durch die logischen Funktionsbausteine bedingte unvorteilhafte Baugröße. Außerdem verursacht eine erhöhte Bauteileanzahl eine erhöhte Ausfallwahrscheinlichkeit, wodurch sich die Systemsicherheit verringert.In an analogous manner, the transmitter connected to a sensor contains after EP 337 396 B1 consisting of one or more thresholds logical function blocks that make an evaluation in terms of the flowing currents, based on the signal level generated by the threshold and their combination statements about the state of the proximity switch are made. A disadvantage of all mentioned fonts is the unfavorable size caused by the logic function blocks. In addition, an increased number of components causes an increased probability of failure, which reduces system security.

Es besteht deshalb die Aufgabe, die Baugröße für die Auswerteelektronik durch eine verringerte Anzahl an Bauelementen zu verkleinern und die Ausfallwahrscheinlichkeit sowie die Kosten für ein Sensorsystem zur leitungsbruchsicheren Objektdetektion zu verringern.It There is therefore the task of the size of the evaluation by to reduce a reduced number of components and the probability of failure as well as the costs for to reduce a sensor system for line breakage proof object detection.

Diese Aufgabe wird bei einem Sensorsystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Sensorsignale gleichzeitig an nichtinvertierenden Eingängen eines ersten und eines zweiten Komparators angelegt sind, und dass der erste Komparator mit einer fest eingestellten Referenzspannung versorgt ist und ausgangsseitig mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators in Verbindung steht, wodurch der zweite Komparator mit einer aus dem Ausgangssignal des ersten Komparators erzeugten veränderlichen Referenzspannung versorgt ist.These Task is characterized by a sensor system of the type mentioned solved, the sensor signals are simultaneously applied to noninverting inputs of a first and a second comparator are applied, and that the supplied first comparator with a fixed reference voltage is and the output side with the inverting input of the second Comparator is connected, whereby the second comparator with a variable generated from the output of the first comparator Reference voltage is supplied.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Komparator ausgangsseitig über einen Spannungsteiler mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators verbunden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.In In a preferred embodiment, the first comparator is on the output side via a Voltage divider with the inverting input of the second comparator connected. Further advantageous embodiments of the invention are in the dependent claims contain.

Die an den Näherungssensor angeschlossene Auswerteelektronik kann aufgrund der direkten Ausgangssignalerzeugung über die Komparatoren und insbesondere der Referenzspannungserzeugung für den zweiten Komparator aus dem Ausgangssignal des ersten Komparators vollständig auf separate logische Funktionsbausteine verzichten, indem in der Auswerteelektronik eine logische UND-Verknüpfung generiert wird. Durch die Erfindung ist gewährleistet, dass nur bei intaktem Näherungssensor und bei vorhandener Verbindung zwischen Laserstrahlungsquelle und Lichtleitfaser ein Signal zur Laserfreischaltung generiert wird.The to the proximity sensor connected evaluation can be due to the direct output signal generation on the Comparators and in particular the reference voltage generation for the second Comparator from the output of the first comparator completely to separate dispense with logic function blocks by using the evaluation electronics a logical AND link is generated. The invention ensures that only intact Proximity sensor and with existing connection between laser radiation source and Optical fiber, a signal for laser clearing is generated.

Ein besonderer Vorteil des Sensorsystems besteht darin, dass lediglich eine Versorgungsspannung sowohl für die Auswerteelektronik als auch den Näherungssensor benötigt wird.One particular advantage of the sensor system is that only a supply voltage for both the evaluation as also the proximity sensor needed becomes.

Während durch das Ausgangssignal des ersten Komparators ein durch Leitungs- oder Fühlerbruch verursachter offener Sensorschaltkreis des Näherungssensors angezeigt wird, gibt das Ausgangssignal des zweiten Komparators die logische UND-Verknüpfung von intaktem Näherungssensor und vorhandenem Objekt an.While through the output of the first comparator by a line or sensor break caused open sensor circuit of the proximity sensor is displayed, the output of the second comparator gives the logical AND of intact proximity sensor and existing object.

Aufgrund dieser logischen UND-Verknüpfung ist es ausreichend, wenn lediglich für das Ausgangssignal des zweiten Komparators ein Indikationsausgang vorgesehen ist. Darüber hinaus kann das Sensorsystem aber auch einen separaten Ausgang für die direkte Erkennung eines Fühler- oder Leitungsbruches aufweisen. Die unterschiedlichen Schaltzustände an den Signalausgängen können z. B. durch optische Mittel angezeigt und/oder durch andere Auswertemittel verarbeitet werden.by virtue of this logical AND operation it is sufficient if only for the output signal of the second Comparator an indication output is provided. Furthermore However, the sensor system can also have a separate output for the direct Detection of a sensor or line breakage. The different switching states at the signal outputs can z. B. displayed by optical means and / or by other evaluation means are processed.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem ist auf bestimmte Näherungssensoren nur insoweit eingeschränkt, als dass diese bei Detektion eines vorhandenen Objektes von einem niedrigeren Strom durchflossen sind als bei fehlendem Objekt. Insbesondere können die Näherungssensoren auf induktiver oder kapazitiver Basis arbeiten. Um eine zusätzliche Redundanz zur Risikominimierung zu erhalten, ist der Einsatz mehrerer Näherungssensoren mittels einfacher Parallelschaltung möglich. Für die Näherungssensoren, die gemeinsam mindestens ein Ausgangssignal erzeugen, sind ebenfalls nur zwei Anschlussleitungen zur Auswerteelektronik erforderlich.The inventive sensor system is on certain proximity sensors limited only insofar than that when detecting an existing object from a lower one Current is flowing through as missing object. In particular, the Proximity sensors operate on an inductive or capacitive basis. To an additional Redundancy to minimize risk is the use of multiple Proximity sensors possible by means of simple parallel connection. For the proximity sensors that work together generate at least one output, are also only two Connecting cables to the evaluation electronics required.

Ein Höchstmaß an Sicherheit gewährleistet das auf kostengünstigen zweipoligen Näherungssensoren von kleiner Baugröße basierende erfindungsgemäße Sensorsystem, wenn es insbesondere zur Detektion einer Ferrule ausgelegt ist, in der eine mit einer Laserstrahlungsquelle zu verbindende Lichtleitfaser geführt ist.One Maximum security ensures that on low cost bipolar proximity sensors of small size based inventive sensor system, if it is designed in particular for the detection of a ferrule, in an optical fiber to be connected to a laser radiation source guided is.

Die Erfindung soll nachstehend anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Show it:

1 die Übertragungsfunktion eines beispielhaften Näherungssensors nach NAMUR 1 the transfer function of an exemplary proximity sensor according to NAMUR

2 eine Schaltungsanordnung einer an einen Näherungssensors angeschlossenen Auswerteelektronik 2 a circuit arrangement of a connected to a proximity sensor evaluation

3 eine Schaltungsanordnung für eine zweite Ausführungsform einer an einen Näherungssensor angeschlossenen Auswerteelektronik 3 a circuit arrangement for a second embodiment of a connected to a proximity sensor evaluation

4 eine Schaltungsanordnung für eine an zwei Näherungssensoren angeschlossene Auswerteelektronik 4 a circuit arrangement for a connected to two proximity sensors evaluation

5 ein Blockschaltbild eines Diodenlasermoduls mit integriertem Sensorsystem 5 a block diagram of a diode laser module with integrated sensor system

Gemäß 2 bildet ein zweipoliger Näherungssensor S mit angeschlossener Auswerteelektronik ein erfindungsgemäßes Sensorsystem zur leitungsbruchsicheren Objektdetektion, insbesondere zur Detektion einer Steckverbindung zwischen einer Lichtleitfaser und einer Laserstrahlungsquelle, wie z. B. einem Diodenlaser. Die Steckverbindung wird durch eine geeignete Stecker-Buchsen-Kombination mit Ferrule realisiert. Der Näherungssensor S liefert als Sensorsignal ein Stromsignal, dessen Wert in Abhängigkeit vom Abstand eines aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Objektes (Ferrule) zum Näherungsschalter S unterschiedlich ist. Insbesondere fließt bei dem Näherungssensor S des vorliegenden Ausführungsbeispiels bei ausreichender Annäherung ein geringerer Strom als bei größerem Abstand.According to 2 forms a two-pole proximity sensor S with connected evaluation an inventive sensor system for line breakage-proof object detection, in particular for the detection of a plug connection between an optical fiber and a laser radiation source such. B. a diode laser. The plug connection is realized by a suitable plug-socket combination with ferrule. The proximity sensor S supplies as a sensor signal a current signal whose value is different depending on the distance of an existing of a ferromagnetic material object (ferrule) to the proximity switch S. In particular, in case of sufficient approximation, the proximity sensor S of the present embodiment flows less current than the larger distance.

Die Auswerteelektronik enthält zwei Komparatoren 1, 2. Ein erster Komparator 1 detektiert über eine feste, vom Näherungssensor S abhängige Referenzspannung Uref den Anschluss und die Funktionstüchtigkeit des Näherungssensors S.The transmitter contains two comparators 1 . 2 , A first comparator 1 detected via a fixed, dependent on the proximity sensor S reference voltage U ref the connection and the functionality of the proximity sensor S.

In einem mit der Auswerteelektronik verbundenen, funktionstüchtigen Näherungssensor S fließt ein Strom durch den Sensorschaltkreis des Näherungssensor S, der an einem Messwiderstand RM einen Spannungsfall verursacht und ein Sensorsignal bildet, das an den als Messeingang dienenden nichtinvertierenden Eingang des ersten Komparators 1 angelegt ist. Ein für die Funktion am ersten Komparator 1 zu vernachlässigender Spannungsteiler R1/R2 dient als Pegelshifter für das Sensorsignal, bevor dieses am nichtinvertierenden Eingang eines zweiten Komparators 2 anliegt.In a connected to the transmitter, functional proximity sensor S, a current flows through the sensor circuit of the proximity sensor S, which causes a voltage drop across a measuring resistor RM and forms a sensor signal to the serving as a measuring input non-inverting input of the first comparator 1 is created. One for the function at the first comparator 1 negligible voltage divider R1 / R2 serves as a level shifter for the sensor signal, before this at the non-inverting input of a second comparator 2 is applied.

Der Spannungsfall an dem Messwiderstand RM wird am ersten Komparator 1 mit der vom Näherungsschalter S abhängigen Referenzspannung Uref verglichen. Liegt die gemessene Spannung über der Referenzspannung Uref so wird der Ausgang des ersten Komparators 1 umgeschaltet und liefert einen von Null Volt verschiedenen Ausgangspegel, der von einem zweiten Spannungsteiler R4/R5 als Eingangsspannung genutzt wird, um die Referenzspannung für den zweiten Komparator 2 zu erzeugen.The voltage drop across the measuring resistor RM is at the first comparator 1 compared with the dependent of the proximity switch S reference voltage Uref. If the measured voltage lies above the reference voltage U ref , the output of the first comparator becomes 1 and supplies an output level different from zero volts, which is used by a second voltage divider R4 / R5 as an input voltage to the reference voltage for the second comparator 2 to create.

Bei der Ausführung gemäß 2 ist als Indikator für den Signalpegel eines ersten Ausgangs A eine erste Diode LED1 vorgesehen, der ein Vorwiderstand R3 vorgeschaltet ist. Die Verwendung alternativer Indikatoren, wie z. B. ein Mikrokontroller ist selbstverständlich möglich.In the execution according to 2 is provided as an indicator of the signal level of a first output A, a first diode LED1, which is a series resistor R3 connected upstream. The use of alternative indicators, such. B. a microcontroller is of course possible.

Wird kein Näherungssensor S an die Auswerteelektronik angeschlossen oder die Zuleitung des Näherungssensors S ist infolge eines Leitungsbruches unterbrochen, so wird die Spannung am Messeingang des ersten Komparators 1 durch den Spannungsteiler (R1 + R2)/RM auf ein festes Potenzial unterhalb der Referenzspannung Uref des ersten Komparators 1 gelegt. In der Folge beträgt die Ausgangsspannung des ersten Komparators 1 null Volt. Dieses Null-Volt-Spannungssignal wird zum sicheren Erkennen des an die Auswerteelektronik angeschlossenen und funktionstüchtigen Näherungssensors S genutzt.If no proximity sensor S connected to the transmitter or the supply of the proximity sensor S is interrupted due to a line break, the voltage at the measuring input of the first comparator 1 by the voltage divider (R1 + R2) / RM to a fixed potential below the reference voltage U ref of the first comparator 1 placed. As a result, the output voltage of the first comparator is 1 zero volts. This zero volt voltage signal is used for reliable detection of the connected to the evaluation and functional proximity sensor S.

Wie bereits erwähnt, liegen am zweiten Komparator 2 als Eingangswerte die vom ersten Komparator 1 und vom zweiten Spannungsteiler R4/R5 abhängige Referenzspannung und das über den Pegelshifter R1/R2 angehobene Sensorsignal an. Ist die Referenzspannung am invertierenden Eingang des zweiten Komparators 2 null, wird dessen Ausgang eine maximale Ausgangspannung aufweisen, unabhängig vom Zustand am Eingang der Auswerteelektronik.As already mentioned, lie on the second comparator 2 as input values from the first comparator 1 and by the second voltage divider R4 / R5 dependent reference voltage and the raised via the level shifter R1 / R2 sensor signal. Is the reference voltage at the inverting input of the second comparator 2 zero, its output will have a maximum output voltage, regardless of the state at the input of the transmitter.

Ist ein funktionsfähiger Näherungssensor S angeschlossen und steht die Referenzspannung von dem ersten Komparator 1 zur Verfügung, wird der Ausgang des zweiten Komparators 2 in Abhängigkeit vom Zustand am Näherungssensor S auf null Volt gebracht, sobald der Näherungssensor S im bedämpften Zustand ist. Die Mitkopplung über den hochohmigen Widerstand R7 am nichtinvertierenden Eingang des zweiten Komparators 2 sorgt für eine entsprechende Hysterese und verhindert das Prellen des Ausganges im Übergangszustand.If a functional proximity sensor S is connected and the reference voltage is from the first comparator 1 available, becomes the output of the second comparator 2 as a function of the state at the proximity sensor S brought to zero volts, as soon as the proximity sensor S is in the damped state. The positive feedback via the high-resistance resistor R7 at the non-inverting input of the second comparator 2 ensures a corresponding hysteresis and prevents the bounce of the output in the transition state.

Die Widerstände R6 und R8 dienen dem Kurzschlussschutz der Signalausgänge und können bei entsprechender Außenbeschaltung auch entfallen.The resistors R6 and R8 are used for short-circuit protection of the signal outputs and can at corresponding external circuit also omitted.

Eine zweite Diode LED2 mit einem Vorwiderstand R8 dient der Indizierung des Ausgangssignals an einem zweiten Ausgang B. Der Widerstand R6 dient der Entkopplung der Ausgänge A und B. Ebenso wie bereits für die erste Diode LED1 am Ausgang A zutreffend ist auch die Möglichkeit, dass alternative Indikatoren verwendet werden können.A second diode LED2 with a series resistor R8 is used to index the output signal at a second output B. The resistor R6 is used to decouple the outputs A and B. As already for the first diode LED1 at the output A is also true, the possibility that alternative indicators can be used.

Bei der Ausführung gemäß 2 liefert die Auswerteelektronik an den Ausgängen A und B zwei unabhängig voneinander nutzbare Ausgangssignale. Der erste Ausgang A indiziert, ob ein Näherungssensor S an die Auswerteelektronik angeschlossen ist und ob dieser funktionstüchtig ist. Der zweite Ausgang B dient der Indikation einer bestehenden Steckverbindung zwischen der Lichtleitfaser und der Laserstrahlungsquelle infolge der Detektion durch den Nährungssensor S. Das Ausgangssignal am Ausgang B ist durch eine zwingende UND-Verknüpfung abhängig vom Ausgangssignal des Ausganges A, so dass am Ausgang B bei einem defekten oder nicht angeschlossenen Näherungssensor S kein Ausgangssignal vorliegen kann, welches eine bestehende Verbindung der Lichtleitfaser mit der Laserstrahlungsquelle anzeigen kann. Die unterschiedlichen Schaltungszustände sind in Tabelle 1 dokumentiert.In the execution according to 2 the evaluation electronics at the outputs A and B provide two independently usable output signals. The first output A indicates whether a proximity sensor S is connected to the transmitter and whether it is functional. The second output B is used to indicate an existing plug connection between the optical fiber and the laser radiation source as a result of detection by the proximity sensor S. The output signal at the output B is dependent on the output signal of the output A by a forced AND operation, so that at the output B at a defective or not connected proximity sensor S may be no output signal which can indicate an existing connection of the optical fiber with the laser radiation source. The different circuit states are documented in Table 1.

In einer weiteren Ausführungsform der Auswerteelektronik kann der Pegelshifter, wie in 3 gezeigt, alternativ mit einer Zenerdiode D1 ausgestattet sein. Mit der in Sperrrichtung geschalteten Zenerdiode D1 kann bei der Pegelverschiebung eine genauere Pegelabstimmung für den Auslösepegel erreicht werden als mit dem Widerstand R2 in 2. Dies erhöht die Detektionsgenauigkeit für das zu erkennende Objekt.In a further embodiment of the transmitter, the level shifter, as in 3 shown, alternatively be equipped with a zener diode D1. With the reverse-biased zener diode D1, a more accurate level adjustment for the tripping level can be achieved with the level shift than with the resistor R2 in 2 , This increases the detection accuracy for the object to be recognized.

Die Anzahl von Näherungssensoren kann durch einfache Parallelschaltung erhöht werden (4). Durch den ebenfalls von der Anzahl der Nährungssensoren abhängigen Stromfluss durch den Messwiderstand RM kann das Vorhandensein von mehreren Nährungssensoren erfasst werden. Der erste Komparator 1 muss lediglich in seiner Referenzspannung an die jeweilige Anzahl der Nährungssensoren angepasst werden.The number of proximity sensors can be increased by simple parallel connection ( 4 ). By also dependent on the number of proximity sensors current flow through the measuring resistor RM, the presence of multiple proximity sensors can be detected. The first comparator 1 only has to be adapted in its reference voltage to the respective number of proximity sensors.

Somit besteht die Möglichkeit, sowohl die Auswertung des Vorhandenseins von Nährungssensoren und deren Funktionstüchtigkeit als auch die Auswertung der Faserferrulendetektion in unterschiedlichen Kombinationen zusammenzufassen oder zu vereinzeln.Consequently it is possible, both the evaluation of the presence of nutritional sensors and their functionality as well as the evaluation of the fiber ferrule detection in different To combine or singulate combinations.

Das in 5 gezeigte Diodenlasermodul enthält in einem Gehäuse 3 einen Diodenlaser 4, eine Monitordiode 5 und das erfindungsgemäße Sensorsystem 6, durch das in vorteilhafter Weise eine einzige gemeinsame Spannungsversorgung (5 V) ausreichend ist.This in 5 shown diode laser module contains in a housing 3 a diode laser 4 , a monitor diode 5 and the sensor system according to the invention 6 , by which advantageously a single common power supply (5 V) is sufficient.

Somit können auch Durchführungen durch das Gehäuse für eine zusätzliche Spannungsquelle (12 V) eingespart werden, die bei Verwendung von Dreileiter-Näherungssensoren außerdem notwendig wäre. Das Signal der Monitordiode 5 wird über einen Fotodioden-Ausgang PDA an eine nicht dargestellte Auswerteeinrichtung gegeben.Thus, through-housing feed-ins can also be saved for an additional 12V power source, which would also be required when using 3-wire proximity sensors. The signal of the monitor diode 5 is given via a photodiode output PDA to an evaluation device, not shown.

Claims (11)

Sensorsystem zur leitungsbruchsicheren Objektdetektion, enthaltend mindestens einen berührungslos arbeitenden Zweidraht-Näherungssensor, der bei Detektion eines vorhandenen Objektes von einem niedrigeren Strom durchflossen ist als bei fehlendem Objekt und eine an den Zweidraht-Näherungssensor angeschlossene Auswerteelektronik zur Erfassung von Sensorsignalen, die aus den sich unterscheidenden Strompegeln gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale gleichzeitig an nichtinvertierenden Eingängen eines ersten und eines zweiten Komparators (1, 2) angelegt sind, dass am invertierenden Eingang des ersten Komparators (1) eine fest eingestellte Referenzspannung angelegt ist und dass der erste Komparator ausgangsseitig mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators (2) in Verbindung steht, wodurch am invertierenden Eingang des zweiten Komparators (2) eine aus dem Ausgangssignal des ersten Komparators (1) erzeugte veränderliche Referenzspannung anliegt.Sensor system for line breakage-proof object detection, comprising at least one non-contact two-wire proximity sensor, which is traversed upon detection of an existing object of a lower current than in the absence of object and connected to the two-wire proximity sensor evaluation for detecting sensor signals resulting from the differing current levels are formed, characterized in that the sensor signals at the same time at non-inverting inputs of a first and a second comparator ( 1 . 2 ) are applied, that at the inverting input of the first comparator ( 1 ) a fixed reference voltage is applied and that the first comparator output side with the inverting input of the second comparator ( 2 ), whereby at the inverting input of the second comparator ( 2 ) one from the output signal of the first comparator ( 1 ) applied variable reference voltage is applied. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Komparator (1) ausgangsseitig über einen Spannungsteiler (R4/R5) mit dem invertierenden Eingang des zweiten Komparators (2) verbunden ist,Sensor system according to claim 1, characterized in that the first comparator ( 1 ) on the output side via a voltage divider (R4 / R5) with the inverting input of the second comparator ( 2 ) connected is, Sensorsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik einen Signalausgang (B) für das Ausgangssignal des zweiten Komparators (2) aufweist, das eine logische Und-Verknüpfung von intaktem Näherungssensor (S) und vorhandenem Objekt angibt.Sensor system according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation electronics a signal output (B) for the output signal of the second comparator ( 2 ) indicating a logical AND of intact proximity sensor (S) and existing object. Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteelektronik einen weiteren Signalausgang (A) für das Ausgangssignal des ersten Komparators (1) aufweist, durch das ein durch Leitungs- oder Fühlerbruch verursachter offener Sensorschaltkreis des Näherungssensors (S) angezeigt ist.Sensor system according to Claim 3, characterized in that the evaluation electronics have a further signal output (A) for the output signal of the first comparator (A). 1 ), through which an open sensor circuit caused by line or sensor breakage of the proximity sensor (S) is indicated. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorsignale an wenigstens einem der Komparatoren (1, 2) über einen Spannungsteiler oder Pegelshifter angelegt sind.Sensor system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor signals on at least one of the comparators ( 1 . 2 ) are applied via a voltage divider or level shifter. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor (S) als induktiver Näherungssensor ausgebildet ist.Sensor system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the proximity sensor (S) ausgebil as inductive proximity sensor it is. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Näherungssensor (S) als kapazitiver Näherungssensor ausgebildet ist.Sensor system according to one of claims 1 to 5, characterized that the proximity sensor (S) as a capacitive proximity sensor is trained. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltzustand wenigstens eines Komparators (1, 2) mit optischen Mitteln angezeigt ist.Sensor system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the switching state of at least one comparator ( 1 . 2 ) is indicated by optical means. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Näherungsschalter (S1, S2) parallel geschaltet sind und gemeinsam an die Auswerteschaltung angeschlossen sind, die gemeinsam mindestens ein Ausgangssignal erzeugen.Sensor system according to one of claims 1 to 8, characterized that at least two proximity switches (S1, S2) are connected in parallel and together to the evaluation circuit are connected, which together at least one output signal produce. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zu detektierende Objekt eine mit einer Laserstrahlungsquelle zu verbindende und in einer Ferrule geführte Lichtleitfaser ist.Sensor system according to one of claims 1 to 9, characterized in that the object to be detected a to be connected with a laser radiation source and in a ferrule guided Optical fiber is. Sensorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserstrahlungsquelle ein Diodenlaser (4) ist.Sensor system according to claim 10, characterized in that the laser radiation source is a diode laser ( 4 ).
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