DE10200905A1 - Photoelektrischer Schalter - Google Patents

Abstract

Ein photoelektrischer Schalter sendet gepulstes Nachweislicht aus und gibt ein Lichtnachweissignal aus, wenn reflektiertes Licht empfangen wird. Zur Erzeugung einer Ein-Aus-Beurteilungsausgabe zum Ein- und Ausschalten wird das Niveau des Lichtnachweissignals zu einem spezifizierten Niveau hin während einer spezifizierten Lichtempfangsperiode um einen Betrag verschoben, der der Differenz zwischen dem spezifizierten und dem Niveau des Lichtnachweissignals zu einer Zeit, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, entspricht. Auf der Grundlage eines so niveauverschobenen Signals wird bestimmt, ob wenigstens eine der Bedingungen für die Erzeugung einer Ein-Aus-Beurteilungsausgabe erfüllt ist. Die Ein-Aus-Beurteilungsausgabe wird wenigstens unter der Bedingung erzeugt, dass die Niveaus des Lichtnachweissignals zu spezifizierten Zeiten in einer spezifizierten Größenbeziehung stehen. Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird gepulstes Nachweislicht wenigstens dreimal pro Zyklus einer Störung durch eine Leuchtstofflampe abgegeben und werden Vergleiche zwischen einem spezifizierten Niveau und dem Niveau des Lichtnachweissignals jedesmal durchgeführt, wenn das Eintreffen einer Spitze des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und die Ein-Aus-Beurteilungsausgabe wird gemäß der Mehrheit der Ergebnisse von während einer Lichtemissionsperiode durchgeführten Vergleichen ausgegeben.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Schalter mit einer Korrekturmaßnahme gegen Störungen, bei­ spielsweise durch eine Leuchtstofflampe des Umpolertyps. Im Einzelnen bezieht sich diese Erfindung auf einen photoelektri­ schen Schalter, der so eingerichtet ist, dass die Wirkungen von Störungen einer Leuchtstofflampe soweit wie möglich vor einem Ein-Aus-Beurteilungsprozess zur Bestimmung, ob der Schalter ein- oder auszuschalten ist, eliminiert werden, indem empfangene Lichtnachweissignale auf ein bestimmtes Niveau von einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor das Eintreffen von gepul­ stem Nachweislicht nach Reflexion durch ein Zielobjekt erwar­ tet wird, an eingestellt wird.

Bekanntlich setzt sich ein photoelektrischer Schalter die­ ser Art aus Lichtemissionsmitteln, Lichtempfangsmitteln und Signalverarbeitungsmitteln zusammen. Im Falle eines Schalters des Reflexionstyps sind die Lichtemissionsmittel und die Lichtempfangsmittel im Allgemeinen innerhalb ein und desselben Gehäuses angeordnet. Im Falle eines Schalters des Transmissi­ onstyps sind die Lichtemissionsmittel und die Lichtempfangs­ mittel im Allgemeinen jeweils in getrennten Gehäusen angeord­ net.

Die Lichtemissionsmittel enthalten Ansteuermittel zur Aus­ gabe eines Ansteuerimpulssignals (nachfolgend "Ansteuerim­ puls") zu Zeiten, die durch ein Lichtemissionssteuersignal spezifiziert sind, sowie ein Lichtemissionselement zur Abgabe von gepulstem Nachweislicht auf einen Zielbereich ansprechend auf den von den Ansteuermitteln ausgegebenen Ansteuerimpuls. Die Lichtempfangsmittel enthalten ein Lichtempfangselement für den Empfang des vom Zielbereich ankommenden gepulsten Nach­ weislichts sowie einen Verstärker zur Erzeugung der Ausgabe des Lichtempfangselements zur Erzeugung eines Lichtnach­ weissignals. Die Signalverarbeitungsmittel dienen zur Ausgabe des Ergebnisses des Ein-Aus-Beurteilungsprozesses. Der Ein- Aus-Beurteilungsprozess (oder "Ein-Aus-Beurteilung") ist der Prozess, durch den bestimmt wird, ob der Schalter ein- oder auszuschalten ist, abhängig davon, ob ein Zielobjekt als im Zielbereich zugegen aufgefunden wird oder nicht.

Fig. 12 zeigt ein Beispiel eines Wellenformdiagramms des Ansteuerimpulses PD und Lichtnachweissignals VS2. Der An­ steuerimpuls PD ist eine Rechteckwelle mit Spitzen, die in re­ gelmäßigen Zeitintervallen T erscheinen. Das Lichtnach­ weissignal VS2 hat eine typische hügelförmige Wellenform, mit raschem Anstieg auf eine Spitze pk während einer Zeitdauer zwischen Zeitpunkten, die den Vorder- und Rückflanken des An­ steuerimpulses PD entsprechen, raschem Abfall und Überschießen auf einen Boden bm und nachfolgendem allmählichem Zurückkehren auf Nullniveau. Zu den Gründen für den Überschießabschnitt ge­ hören die Kapazität des Verstärkers der Lichtempfangsmittel.

Wenn der Basiswert der hügelförmigen Wellenform des Licht­ empfangssignals VS2 stets so stabil wie in Fig. 12 gezeigt wä­ re, wäre eine zuverlässige Ein-Aus-Beurteilung durch Abtasten des Lichtempfangssignals VS2 zu einer Zeit mit einer leichten Verzögerung gegenüber derjenigen des Ansteuerimpulses PD und Vergleichen des Werts des abgetasteten Lichtempfangssignals VS2 mit einem spezifizierten Schwellenwert möglich.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel des Ansteuerimpulses PD, den Bereich ΔT von Schwankungen der Zeit für die Erzeugung des Ab­ tastimpulses PS und die Störungskomponente VN2, die auf eine Umpolerleuchtstofflampe zurückgeht.

Photoelektrische Schalter dieser Art haben typischerweise eine Lichtemissionszeitdauer T, welche verhältnismäßig eng bei der Ein-Aus-Periode von Leuchtstofflampen des Umpolertyps liegt, die für die Beleuchtung bei Fabrikanlagen in Europa verwendet werden. Wenn ein photoelektrischer Schalter dieser Art in einer Umgebung installiert wird, wo solche Leucht­ stofflampen verwendet werden, kommt es zu einer Überlagerung des Lichtempfangssignals VS2, wie es in Fig. 12 gezeigt ist, und der Störungskomponente VN2 der Leuchtstofflampen. Dadurch ändert sich das Basisniveau der hügelförmigen Wellenform des Lichtempfangssignals VS2 von einer Periode zur anderen, und ei­ ne zuverlässige Ein-Aus-Beurteilung wird mit einem einfachen Verfahren des Vergleichens eines Schwellenwerts mit dem Niveau des Lichtempfangssignal VS2 zu einer Zeit mit einer Verzöge­ rung einer spezifizierten Zeitlänge gegenüber derjenigen des Ansteuerimpulses PD nicht möglich.

Selbst bei Abwesenheit der Störungskomponente VN2 der Leuchtstofflampen ist es schwierig, die Schwankungen der Zeit für die Erzeugung des Abtastimpulses PS mittels der Kapazität von Schaltkreiselementen vollständig zu unterdrücken, weil es sich nicht vermeiden lässt, die Zeit für die Erzeugung des Ab­ tastimpulses PS auf der Grundlage der Zeit für die Erzeugung des Ansteuerimpulses PD zu bestimmen. Im Falle eines Schalters des Transmissionstyps wird insbesondere der Ansteuerimpuls PD von der Lichtempfangsvorrichtung auf die Lichtemissionsvor­ richtung über Kommunikationsmittel übertragen, und der Schwan­ kungsbereich ΔT ist wegen der Änderungen der Übertragungszeit für diese Kommunikation nicht vernachlässigbar.

In Anbetracht des Obigen schlugen die Erfinder ein Verfah­ ren vor, nach welchem der Wert des Lichtempfangssignals auf den spezifizierten Wert hin um einen Betrag verschoben wird, der der Differenz zwischen dem Niveau des Lichtempfangssignals im Zeitpunkt, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nachweissignals erwartet wird, und dem spezifizierten Niveau während der Zeitdauer, in welcher die Gewinnung der Nach­ weissignalwellenform des gepulsten Nachweissignals erwartet wird, entspricht, und es auf der Grundlage des Niveaus des Lichtempfangssignals, nachdem es so verschoben worden ist, be­ stimmt wird, ob wenigstens eine der für eine Ein-Aus- Beurteilung zu verwendende Bedingungen erfüllt ist.

Es wurde erwartet, dass durch eine solche Signalverarbei­ tungsmethode die Wirkungen von Störungskomponenten einer Leuchtstofflampe eliminiert werden würden und eine zuverlässi­ ge Ein-Aus-Beurteilung möglich sein würde, weil von eine Algo­ rithmus Gebrauch gemacht wird, nach welchem ein Vergleich mit dem Schwellenwert erst erfolgt, nachdem Störungskomponenten aus dem Wert des Lichtnachweissignals entfernt worden sind. Nach einer sorgfältigen Untersuchung durch die vorliegenden Erfinder hat sich jedoch gezeigt, dass Probleme mit der Zuver­ lässigkeit der Ein-Aus-Beurteilungsergebnisse auch bei einer solchen Signalverarbeitungsmethode mit einer Routine zur Ent­ fernung von Störungskomponenten, wie oben beschrieben, weiter­ hin verbleiben.

Einer der Gründe dafür ist, dass es schwierig ist, die Zeit, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nach­ weissignals erwartet, genau abzuschätzen. Im Falle eines pho­ toelektrischen Schalters des Transmissionstyps insbesondere ist es, da der Ansteuerimpuls PD von der Lichtemissionsvor­ richtung auf die Lichtempfangsvorrichtung über Kommunikations­ mittel übertragen wird, nicht möglich, exakt die erwartete Eintreffzeit des gepulsten Nachweissignals zu bestimmen, weil durch diese Kommunikationsmittel die Transmissionszeit schwankt. Wenn eine Schwankung der Eintreffzeit des gepulsten Nachweissignals vorhanden ist, ist eine exakte Ein-Aus- Beurteilung nicht möglich, unabhängig davon, wie angemessen der für diese Beurteilung verwendete Schwellenwert ist.

Ein weiterer Grund besteht darin, dass selbst, wenn die Zeit für das Eintreffen des gepulsten Nachweissignals exakt bestimmt werden könnte, eine exakte Ein-Aus-Beurteilung immer noch unmöglich sein würde. Dies liegt daran, dass, wenn die so bestimmte Zeit zufällig mit einem Teil der Wellenform der Stö­ rungskomponente VN2 der Leuchtstofflampe zusammenfällt, in dem sich die Wellenform rasch ändert (etwa bei der Phase 0°, 180° und 360°), und wenn das Lichtnachweisniveau des gepulsten Nachweislichtes zufällig in der Nähe (entweder darüber oder darunter) des Schwellenwerts für die Beurteilung liegt, das Lichtnachweissignalniveau irrtümlich infolge der Effekte der Störungskomponente VN2 den Schwellenwert überschreiten oder die Überschreitung des Schwellenwerts verfehlen kann.

Die vorliegende Erfindung dient der Lösung solcher Proble­ me photoelektrischer Schalter mit einer solchen Niveauver­ schiebungsfunktion.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, einen photoelektri­ schen Schalter mit Niveauverschiebungsfunktion zu schaffen, der eine zuverlässigere Ein-Aus-Beurteilungsfähigkeit hat.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen photo­ elektrischen Schalter zu schaffen, der zuverlässig ist, auch wenn die Zeit für die Abtastung eines für die Ein-Aus- Beurteilung notwendigen Nachweissignals etwas versetzt ist.

Es ist eine weitere Aufgabe dieser Erfindung, einen photo­ elektrischen Schalter zu schaffen, der zuverlässig ist, auch wenn die Abtastzeit für das Nachweissignal zufällig mit einem durch eine Störungskomponente bewirkten, sich rasch ändernden Abschnitt der Wellenform des Nachweissignals zusammenfällt.

Ein diese Erfindung verkörpernder photoelektrischer Schal­ ter, mit welchem die obigen und andere Aufgaben gelöst werden können, umfasst Lichtemissionsmittel für ein periodisches Ab­ geben von gepulstem Nachweislicht, Lichtempfangsmittel für die photoelektrische Umwandlung des gepulsten Nachweislichts, wo­ durch entsprechende Lichtnachweissignale ausgegeben werden, und Signalverarbeitungsmittel zur Erzeugung einer Ein-Aus- Beurteilungsausgabe zum Ein- oder Ausschalten dieses photo­ elektrischen Schalters. Die Signalverarbeitungsmittel enthal­ ten Niveauverschiebungsmittel zum Verschieben des Niveaus der Lichtnachweissignale auf ein spezifiziertes Niveau hin wenig­ stens während einer spezifizierten Lichtempfangsperiode um ei­ nen Betrag, der der Differenz zwischen dem spezifizierten Ni­ veau und dem Niveau des Lichtempfangssignals zu einer Zeit, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, entspricht, sowie Bedingungsbeurteilungsmittel zur Beurteilung auf der Grundlage des Lichtnachweissignals mit dem durch die Niveauverschiebungsmittel verschobenen Niveau, ob wenigstens eine von für die Erzeugung der Ein-Aus- Beurteilungsausgabe zu verwendenden Bedingungen erfüllt ist oder nicht.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dienen die Be­ dingungsbeurteilungsmittel zur Erzeugung der Ein-Aus- Beurteilungsausgabe wenigstens unter der Bedingung, dass die Niveaus des Lichtnachweissignals zu einer ersten Zeit, zu der das Eintreffen einer Spitze des Lichtnachweissignals erwartet wird, und einer zweiten Zeit, wenn das Eintreffen eines Bodens des Lichtnachweissignals nach einer Überschießperiode erwartet wird, in einer spezifizierten Größenbeziehung stehen. Eine zu­ verlässige Ein-Aus-Beurteilung ist gemäß dieser Ausführungs­ form möglich, weil, auch wenn die erste und zweite Zeit gegen­ über der Spitze oder dem Boden der Wellenform des Nach­ weissignals etwas versetzt sind, die untersuchte Größenbezie­ hung kaum beeinflusst wird. Die hier verwendeten Ausdrücke "erste Zeit" und "zweite Zeit" sollten daher breit interpre­ tiert werden. Es ist nicht erforderlich, dass sie mit der Spitze oder dem Boden der Wellenform des Nachweissignals exakt zusammenfallen.

Gemäß einer noch bevorzugteren Ausführungsform dienen die Bedingungsbeurteilungsmittel der Erzeugung der Ein-Aus- Beurteilungsausgabe zusätzlich unter der Bedingung, dass das Niveau des Lichtnachweissignals zur ersten Zeit und das spezi­ fizierte Niveau in einer spezifizierten Größenbeziehung ste­ hen.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung werden die Lichtemissionsmittel so gesteuert, dass sie Licht wenig­ stens zu drei Zeiten pro Periode der Lichtemission einer, in der Umgebung des photoelektrischen Schalters befindlichen Um­ poler-Leuchtstofflampe abgeben. Die Bedingungsbeurteilungsmit­ tel vergleichen eine spezifiziertes Niveau und das Niveau des Lichtnachweissignals zu Zeiten, zu denen das Eintreffen einer Spitze des gepulsten Lichtnachweissignals erwartet wird, wobei die Ein-Aus-Beurteilungsausgabe gemäß der Mehrheit der Ver­ gleichsergebnisse, die innerhalb einer Lichtemissionsperiode der Leuchtstofflampe gewonnen werden, erzeugt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Diagramm des Grundaufbaus eines photoelek­ trischen Schalters des Reflexionstyps gemäß einer ersten Aus­ führungsform der Erfindung.

Fig. 2 ist ein Diagramm des Grundaufbaus eines photoelek­ trischen Schalters des Transmissionstyps gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 3 ist ein Schaltungsdiagramm einer dedizierten Ana­ logschaltung, die als Filtermittel dient.

Fig. 4 ist ein Konzeptionsdiagramm, welches die Funktionen der Bedingungsbeurteilungsmittel unter Verwendung von Logik­ symbolen zeigt.

Fig. 5 ist ein Wellenformdiagramm von Signalen durch ver­ schiedene Teile der Fig. 1.

Fig. 6 ist ein Diagramm des Grundaufbaus eines weiteren photoelektrischen Schalters des Reflexionstyps gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 7 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Be­ ziehung zwischen der Wellenform von Störungen einer Leucht­ stofflampe und des Ansteuerimpulses.

Fig. 8 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Syn­ chronitätsbeziehung zwischen der Zeit für die Erzeugung und der Frequenz von Impulsen für die Leuchtstofflampe.

Fig. 9 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Be­ ziehung zwischen der Störung der Leuchtstofflampe und dem An­ steuerimpulssignal.

Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Be­ ziehung zwischen Abschnitten der niveauverschobenen Nach­ weissignale und dem Schwellenwert.

Fig. 11 ist ein Flussdiagramm des Arbeitens der Bedin­ gungsbeurteilungsmittel.

Fig. 12 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Be­ ziehung zwischen dem Ansteuerimpuls und Nachweissignal, wenn keine auf eine Leuchtstofflampe zurückgehende Störung vorhan­ den ist.

Fig. 13 ist ein Wellenformdiagramm zur Wiedergabe der Be­ ziehung zwischen dem Ansteuerimpuls und der Zeit für die A/D- Umwandlung in Gegenwart einer auf eine Leuchtstofflampe zu­ rückgehenden Störung.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Wie oben erläutert, umfasst ein die Erfindung verkörpern­ der photoelektrischer Schalter Lichtemissionsmittel zur peri­ odischen Abgabe von gepulstem Nachweislicht, Lichtempfangsmit­ tel zur photoelektrischen Umwandlung von empfangenem gepulstem Nachweislicht zur Ausgabe eines entsprechenden Lichtnach­ weissignals sowie Signalverarbeitungsmittel zur Erzeugung ei­ ner Ein-Aus-Beurteilungsausgabe auf der Grundlage des Licht­ nachweissignals der Lichtempfangsmittel.

Die Lichtverarbeitungsmittel enthalten Niveauverschie­ bungsmittel und Bedingungsbeurteilungsmittel. Die Niveauver­ schiebungsmittel dienen zur Verschiebung des Niveaus des Lichtempfangssignals auf ein spezifiziertes Niveau hin während einer spezifizierten Lichtempfanysperiode um einen Betrag, der der Differenz zwischen dem Niveau des Lichtnachweissignals zu einem Zeitpunkt, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepul­ sten Nachweislichts erwartet wird, und dem spezifizierten Ni­ veau entspricht. Die Bedingungsbeurteilungsmittel dienen der Beurteilung auf der Grundlage des Lichtnachweissignals, nach­ dem dessen Niveau durch die Niveauverschiebungsmittel verscho­ ben worden ist, ob wenigstens eine von für eine Ein-Aus- Beurteilung notwendigen Bedingungen erfüllt ist. In Obigem ist die "spezifizierte Lichtempfangsperiode" die Periode, während welcher der Empfang eines Lichtnachweissignals, das dem von einem Zielobjekt reflektierten gepulsten Nachweislicht ent­ spricht, erwartet wird.

Die Funktion der vorgenannten Niveauverschiebungsmittel kann durch Software unter Verwendung eines Mikroprozessors oder durch Hardware mittels einer dafür bestimmten Analog­ schaltung durchgeführt werden, wie nachfolgend beschrieben wird.

Jede Anzahl von Software-Verfahren kann vom Fachmann in Betracht gezogen werden. Eines von diesen bestünde darin, kon­ tinuierlich A/D-Umwandlungen der Niveaus von von den Lichtemp­ fangsmitteln ausgegebenen Lichtnachweissignalen mit einer spe­ zifizierten Abtastfrequenzperiode durchzuführen, diese sequen­ ziell in einem Speicher zu speichern und nachfolgend den Wert der Daten unmittelbar vor dem erwarteten Zeitpunkt des Ein­ treffens des gepulsten Nachweislichts von einem oder mehr als einem der Datenwerte an ebenso vielen Zeitpunkten, die für die Ein-Aus-Beurteilung zu verwenden sind, abzuziehen oder zu die­ sen hinzuzuzählen.

Ein photoelektrischer Schalter dieser Erfindung ist nicht nur von einem solchen Aufbau, sondern hat auch eines oder bei­ de der folgenden zwei auswählbaren Merkmale.

Eines dieser beiden Merkmale bezieht sich auf die vorge­ nannten Bedingungsbeurteilungsmittel. Ein photoelektrischer Schalter, welcher Bedingungsbeurteilungsmittel mit diesem Merkmal hat, führt einen Vergleich zwischen dem Niveau des Nachweissignals zu einem ersten Zeitpunkt, zu dem das Eintref­ fen einer Spitze der Wellenform des Lichtnachweissignals des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und dem Niveau des Lichtnachweissignals zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das Eintreffen seines Bodens nach einer Überschießperiode erwartet wird, durch und führt die Ein-Aus-Beurteilung (beziehungsweise die Nachweisbeurteilung) wenigstens unter der Bedingung durch, dass der Vergleich eine spezifizierte Größenbeziehung zeigt oder zu dieser führt. Dieses Merkmal dient der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ein-Aus-Beurteilung, indem die Auf­ merksamkeit auf die allgemein hügelförmige Wellenform gebün­ delt wird, die sich nur ergibt, wenn gepulstes Nachweislicht empfangen wird.

Das andere Merkmal bezieht sich sowohl auf die Lichtemis­ sionsmittel als auch die Bedingungsbeurteilungsmittel. Bei ei­ nem photoelektrischem Schalter mit diesem Merkmal sind die Lichtemissionsmittel so eingerichtet, dass sie gepulstes Licht nicht nur mit einer kürzeren Zeitdauer als diejenige des Lichts einer Leuchtstofflampe, in deren Gegenwart der photo­ elektrische Schalter funktionieren muss, sondern dreimal pro Impulsperiode der Leuchtstofflampe abgeben. Ferner sind die Bedingungsbeurteilungsmittel nicht nur so eingerichtet, dass sie den Wert des Nachweissignals zu einer Zeit, zu der das Eintreffen einer Spitze des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, mit einem spezifizierten Schwellenwert vergleichen, son­ dern auch so, dass die Ein-Aus-Beurteilung gemäß der Mehrheit der während der Zeitdauer der Lichtemission gewonnenen Ver­ gleichsergebnisse durchführen. Anders ausgedrückt, dient die­ ses Merkmal der Verbesserung der Zuverlässigkeit der Ein-Aus- Beurteilung, beruhend auf der Tatsache, dass die Störungswel­ lenform der Leuchtstofflampe nur zwei scharf sich ändernde Ab­ schnitte pro Periode aufweist. Auf das oben genannte erste Merkmal kann man zur Gewinnung des Vergleichsergebnisses im zweiten Merkmal bauen.

Diese Funktionen der Bedingungsbeurteilungsmittel können durch Hardware durch Verwendung eines Analog-Komparators und einer Logikschaltung oder durch Software durch Verwendung ei­ nes Mikroprozessors, nachdem das niveauverschobene Nach­ weissignal einem A/D-Umwandlungsprozess unterworfen ist, rea­ lisiert sein.

Fig. 1 zeigt den elektrischen Grundaufbau eines photoelek­ trischen Schalters 1 des Reflexionstyps gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, eingerichtet zur Durchführung der Funktionen der Niveauverschiebungsmittel durch Hardware unter Verwendung einer eigens dafür bestimmten Analogschal­ tung. Er ist dadurch gekennzeichnet, dass er die erste der vorgenannten zwei Merkmale hat. Anders ausgedrückt, sind seine Bedingungsbeurteilungsmittel so eingerichtet, dass sie die Ni­ veaus des Lichtnachweissignals zu einem ersten Zeitpunkt, zu welchem das Eintreffen einer Spitze der Lichtnachweissignal­ wellenform des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und zu einem zweiten Zeitpunkt, zu dem das Eintreffen des Bodens, der auf ein Überschießen der Lichtnachweissignalwellenform des ge­ pulsten Nachweislichts zurückgeht, erwartet wird, verglichen werden und dass er den Ein-Aus-Beurteilungsvorgang wenigstens unter der Bedingung durchführt, dass eine spezifizierte Grö­ ßenbeziehung durch den Vergleich festgestellt wird.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt der photoelektrische Schal­ ter 1 Lichtemissionsmittel 2, Lichtempfangsmittel 3, Filte­ rungsmittel 4, einen A/D-Wandler 5 und eine CPU 6.

Die Lichtemissionsmittel 2 umfassen Ansteuermittel 7 und ein Lichtemissionselement 8. Die Ansteuermittel 7 können eine LED-Treiberschaltung, z. B. eine Konstantstromschaltung, auf­ weisen, und dienen der Lieferung eines Ansteuerimpulses (An­ steuerimpulssignals) PD mit einer Impulsbreite TP und einer Ruheperiode TK (wie in Fig. 5(A) gezeigt) an das Lichtemissi­ onselement 8 auf der Grundlage eines Lichtemissionssteuersi­ gnals CD mit einer Impulswellenform mit Periode T(= TP+TK), ausgegeben von Lichtemissionssteuermitteln 13, die durch die CPU 6 als Software realisiert sein können.

Das Lichtemissionselement 8 umfaßt eine Leuchtdiode (LED) gemäß diesem Beispiel und dient dazu, Licht nur während der Perioden auszusenden, die den Impulsbreiten des von den An­ steuermitteln 7 (wie sie in Fig. 4(A) gezeigt sind) geliefer­ ten Ansteuerimpulses entsprechen, um so gepulstes Nachweis­ licht LS auf den Bereich zu richten, wo erwartet werden kann, dass ein Zielobjekt 20 zugegen ist.

Die Lichtempfangsmittel 3 umfassen ein Lichtempfangsele­ ment 9 und einen Verstärker 10. Das Lichtempfangselement 9 kann eine Photodiode aufweisen und dient dazu, reflektiertes Licht LR vom Zielobjekt 20 und Störungslicht LN von einer Um­ polerleuchtstofflampe zu erhalten und eine photoelektrische Umwandlung durchzuführen. Ein durch photoelektrische Umwand­ lung des reflektierten Lichts vom Zielobjekt 20 gewonnenes elektrisches Signal VS1 und ein durch photoelektrische Umwand­ lung des Störungslichts LN gewonnenes elektrisches Signal VN1 werden einander überlagert und dem Verstärker 10 zugeführt.

Der Verstärker 10 kann einen Operationsverstärker mit va­ riabler Verstärkung aufweisen und dient dazu, das vom Licht­ empfangselement 9 ausgegebene elektrische Signal (VS1+VN1) mit einer spezifizierten Verstärkung zu verstärken und ein Licht­ nachweissignal (VS2+VN2) zu erzeugen und auszugeben. VS2 be­ zeichnet das Signal, das durch Verstärkung des Signals VS1 ge­ wonnen ist, und VN2 das Signal, das durch Verstärkung des Si­ gnals VN1 gewonnen ist. Das so erzeugte und ausgegebene Licht­ nachweissignal (VS2+VN2) wird dann auf die nachgeschaltet an­ geordneten Filtermittel 4 ausgegeben.

Die Filtermittel 4 arbeiten als das, was nachfolgend als die Niveauverschiebungsmittel bezeichnet wird, welche eines der Elemente der vorliegenden Erfindung sind und die nur die Signalkomponente VS2 durchlassen, die dem periodisch gepulsten reflektierten Licht LR entspricht, aber nicht die Signalkompo­ nente VN2 durchlassen, die dem Störungslicht LN der Leucht­ stofflampe entspricht. Dies wird hier deshalb als Filtermittel bezeichnet, weil ihre wie oben beschriebene Funktion ähnlich derjenigen des sogenannten Kammfilters ist, welches makrosko­ pisch funktioniert.

Die Funktion der Filtermittel 4 (bzw. der Niveauverschie­ bungsmittel) besteht darin, das Niveau des Lichtnach­ weissignals (VS2+VN2) auf ein spezifiziertes Potenzialniveau (Masseniveau GND beispielsweise) um einen Betrag hin zu ver­ schieben, der der Differenz zwischen dem Niveau des Lichtnach­ weissignals (VS2+VN2) im Zeitpunkt T0, zu dem das Eintreffen des reflektierten Lichts LR des gepulsten Nachweissignals er­ wartet wird (wie in Fig. 5 gezeigt) und dem vorgenannten spe­ zifizierten Niveau während einer Periode, in welcher das Ein­ treffen des reflektierten Lichts LR erwartet wird, entspricht. Die Daten zu Zeitpunkten T0 werden durch die CPU 6 erzeugt.

Fig. 3 zeigt den Aufbau eines Beispiels einer Schaltung, die als Analogschaltung verwendet werden kann, die dazu be­ stimmt ist, als die Filtermittel 4 zu dienen und einen Verbin­ dungskondensator C1, der zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eingesetzt ist, sowie einen Analog­ schalter Q1 enthält, der zwischen dem Ausgangsanschluss und einem Punkt auf dem spezifizierten Potentialniveau (Masse GND beispielsweise) eingesetzt ist. Wenn sich der Analogschalter Q1 im AUS-Zustand befindet, ist seine Ausgangsseite in einem Schwebezustand und die Wechselspannungskomponente des Signals auf der Eingangsseite wird auf die Ausgangsseite übertragen. Wenn sich der Analogschalter Q1 im EIN-Zustand befindet, wird seine Ausgangsseite auf dem spezifizierten Potentialniveau (GND) gehalten. Wenn der Analogschalter Q1 von dem EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, wird seine Ausgangsseite aus der Festlegung befreit und wird schwebend. Da die Wech­ selspannungskomponente zwischen der Eingangs- und Ausgangssei­ te übertragbar wird, wird das Potenzial des Ausgangssignals VO die Überlagerung der Wechselspannungskomponente auf der Ein­ gangsseite und des spezifizierten Niveaus (GND). Wie oben er­ läutert, kann irgendein vom Masseniveau verschiedenes Poten­ zialniveau auch als das "spezifizierte Niveau" ausgewählt wer­ den.

Anders ausgedrückt, kann diese Analogschaltung als Wech­ selspannungssignal-Übertragungsschaltung zur Übertragung der Wechselspannungskomponente von der Eingangsseite auf die Aus­ gangsseite, wenn der Analogschalter Q1 vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand geschaltet wird, und zur Initialisierung der Über­ lagerung des Gleichspannungskomponente auf die Wechselspan­ nungskomponente auf der Ausgangsseite auf das spezifizierte Potential (GND), nachdem die Übertragung der Wechselspannungs­ komponente beginnt, bezeichnet werden.

Der A/D-Wandler 5 dient der A/D-Wandlung des Ausgangs­ signals VO der Filtermittel 4 zu Zeiten T1, T2, die nachste­ hend zu beschreiben und in Fig. 5 gezeigt sind. Die erste Zeit T1 ist, wenn das Eintreffen einer Spitze der Lichtnachweissig­ nalwellenform des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und die zweite Zeit T2 ist, wenn das Eintreffen des Bodens der Lichtnachweissignalwellenform des gepulsten Nachweislichts nach einer Überschießperiode erwartet wird. Diese Zeiten T1 und T2 werden durch die CPU 6 erzeugt, wie dies nachstehend beschrieben wird. Der A/D-Wandler 5 gibt Digitaldaten DMX aus, die durch A/D-Wandlung zur Zeit T1 gewonnenen Spitzenwerten entsprechen, sowie Digitaldaten DMN, die durch A/D-Wandlung zur Zeit T2 gewonnenen Bodenwerten entsprechen.

Die CPU 6 kann einen Mikroprozessor aufweisen. Bedingungs­ beurteilungsmittel 11, Abtastimpulserzeugungsmittel 12 und Lichtemissionssteuermittel 13, die innerhalb der CPU 6 in Fig. 1 gezeigt sind, sind durch den Mikroprozessor mit Software auszuführende Funktionen.

Die Funktionen der Abtastimpulserzeugungsmittel 12 und der Lichtemissionssteuermittel 13 werden als nächstes unter Bezug­ nahme auf die Wellenformdiagramme der Fig. 5 beschrieben.

Die Lichtemissionssteuermittel 13 erzeugen ein (nicht ge­ zeigtes) Standardzeitsignal mit Periode T auf der Grundlage eines in der CPU 6 enthaltenen Standardtakts. Das Lichtemissi­ onssteuersignal CD und das Abtaststeuersignal CS werden auf der Grundlage dieses Standardzeitsignals erzeugt. Das Lich­ temissionssteuersignal CD ist ein Impulssignal mit Periode P synchron mit dem Standardzeitsignal, und seine Impulsbreite entspricht der Lichtemissionszeit des Lichtemissionselements 8. Fig. 5(A) zeigt die Wellenform des Ansteuerimpulses PD, das durch das Arbeiten der Ansteuermittel 7 entsprechend diesem Lichtemissionssteuersignal CD erzeugt wird. Wie aus Fig. 5(A) ersichtlich, ist der Ansteuerimpuls PD ein Impulssignal mit Periode T und Impulsbreite TP. Das Abtaststeuersignal CS ist ebenfalls ein Impulssignal mit Periode T synchron mit dem Standardzeitsignal und wird den Abtastimpulserzeugungsmitteln 12 für die Erzeugung eines Torimpulses PG und eines Abtastim­ pulses PS, die nachfolgend noch zu beschrieben sind, zuge­ führt.

Die Abtastimpulserzeugungsmittel 12 dienen dazu, das Tor­ impulssignal PG und das Abtastimpulssignal PS auf der Grundla­ ge des von den Lichtemissionssteuermitteln 13 gelieferten Ab­ taststeuersignals CS zu erzeugen. Wie in Fig. 5(C) gezeigt, ist das Torimpulssignal PG ein Impulssignal mit Periode T (= TOF+TON) synchron mit dem Standardzeitsignal. Das Torimpuls­ signal PG ist auf TIEF-Niveau ("L") während der Periode TOF (weiter oben als "spezifizierte Lichtempfangsperiode" bezeich­ net) vom Zeitpunkt T0 unmittelbar vor dem Eintreffen des re­ flektierten Lichts LR wenigstens bis der Signalabschnitt VS2, der dem reflektierten Licht LR entspricht, gelöscht wird, und auf HOCH-Niveau ("H") während der Periode TON danach bis zu dem Zeitpunkt T0, zu dem das nächste reflektierte Licht LR eintrifft. Dieses Torimpulssignal TG wird dem Analogschalter Q1 der als die Filtermittel 4 dienenden Wechselspannungs­ signal-Übertragungsschaltung zugeführt. Der Analogschalter Q1 wird ausgeschaltet, wenn das Torimpulssignal PG "L" ist, und eingeschaltet, wenn das Torimpulssignal PG "H" ist. Die Ausga­ be der als die Filtermittel 4 dienenden Wechselspannungs­ signal-Übertragungsschaltung ändert sich gemäß dem Wech­ selspannungsanteil auf ihrer Eingangsseite, wenn der Analog­ schalter Q1 abgeschaltet ist, und verbleibt auf GND-Niveau un­ abhängig vom Wechselspannungsanteil auf der Eingangsseite, wenn der Analogschalter Q1 eingeschaltet ist.

Das Abtastimpulssignal PS (in Fig. 5 nicht gezeigt) ent­ hält erste und zweite Zeitsignale, die jeweils die vorgenann­ ten ersten und zweiten Zeiten T1 und T2 angeben. Diese Zeitsi­ gnale sind bei spezifizierten Zeitintervallen nach der Zeit T0 unmittelbar vor dem Eintreffen des reflektierten Lichts einge­ stellt. Die Zeitsignale werden dem A/D-Wandler 5 zugeführt, welcher der Erzeugung von Digitaldaten DMX und DMN durch A/D- Wandlung der ersten und zweiten Zeitsignale T1 und T2 dient. Die Digitaldaten DMX und DMN werden für den Ein-Aus- Beurteilungsprozess durch die Zustandsbeurteilungsmittel 11 verwendet.

Fig. 4 verwendet Logiksymbole zur Erläuterung der Funktio­ nen der Zustandsbeurteilungsmittel 11, wie sie durch Software mit dem Mikroprozessor der CPU 6 durchgeführt werden können. Wie dort gezeigt, können die Funktionen der Bedingungsbeurtei­ lungsmittel 11 als mittels zweier Komparatoren COM1 und COM2 und einem UND-Glied durchführbar beschrieben werden, wobei der erste Komparator COM1 dazu dient, die Größenbeziehung zwischen den Digitaldaten DMX und DMN zu vergleichen und zu gewinnen, der zweite Komparator COM2 dazu dient, die Größenbeziehung zwischen dem Digitaldatenelement DMX und dem spezifizierten (Null-)Niveau zu vergleichen und zu gewinnen, und das UND- Glied dazu dient, das logische Produkt der Ausgaben HA und RE des ersten und des zweiten Komparators COM1 und COM2 auszuge­ ben. Die Ausgabe HO des UND-Glieds wird "H" nur, wenn das DMX größer als DMN und auch DMX größer als das spezifizierte (Null-)Niveau ist, anzeigend, dass das reflektierte Licht LR empfangen worden ist.

Die Fig. 5(B) und 5(D) zeigen die Wellenform des Eingangs­ signals in bzw. des Ausgangssignals aus der als die Filtermit­ tel 4 dienenden Wechselspannungssignal-Übertragungsschaltung. Wie sich aus einem Vergleich der Fig. 5(B) und 5(D) ergibt, ist die Eingangswellenform, wie in Fig. 5(B) gezeigt, als gan­ ze während des Zeitintervalls TOF nach oben oder unten niveau­ verschoben, so dass das Niveau des Ausgangssignals am Anfang T0 dieser Zeitdauer (unmittelbar vor dem Eintreffen des re­ flektierten Lichts LR) nach unten auf Null-Niveau, wie in Fig. 5(D) gezeigt, verschoben ist. Im Beispiel der Fig. 5 ist die Eingangssignalwellenform (der Fig. 5(B)) als ganze nach unten in der ersten, zweiten und fünften Periode und nach oben in der dritten und vierten Periode verschoben, um so die Aus­ gangssignalwellenform (der Fig. 5(D)) zu gewinnen. Die niveau­ verschobene Wellenform der Fig. 5(D) beginnt also stets an dem gleichen spezifizierten (Null-)Niveau in jeder Periode und be­ schreibt eine hügelförmige Wellenformcharakteristik des re­ flektierten Lichts LR innerhalb eines spezifizierten Zeitin­ tervalls TOF.

Genauer erläutert, ist das Signalniveau DMX zur ersten Zeit T1 stets höher als das Signalniveau DMN zur zweiten Zeit T2, solange reflektiertes Licht LR mit einer spezifizierten Lichtmenge empfangen wird. Diese Beziehung gelangt zu einer Erfüllung auch während kein reflektiertes Licht LR empfangen wird, wenn die Zeit T0 unmittelbar vor dem Eintreffen des re­ flektierten Lichts zufällig mit einem Zeitpunkt zusammenfällt, zu dem die Störungswellenform der Leuchtstofflampe plötzlich abfällt. In einem solchen Fall verfehlt es jedoch die Polari­ tät des Signalniveaus DMX zur ersten Zeit T1 nicht, kleiner als das spezifizierte (Null-)Niveau zu werden. Anders ausge­ drückt, kann eine fehlerhafte Beurteilung vermieden werden, wenn geschlossen wird, dass kein reflektiertes Licht LR vor­ handen ist, obwohl sich das Signalniveau zur ersten Zeit T1 als höher als dasjenige zur zweiten Zeit T2 erweist, wenn das Signalniveau an der ersten Zeit T1 kleiner als das spezifi­ zierte (Null-)Niveau ist.

Das Vorhandensein oder Fehlen von reflektiertem Licht LR kann also korrekt bestimmt werden, wenn die vom A/D-Wandler 5 ausgegebenen Digitaldaten DMX und DMN den oben unter Bezugnah­ me auf Fig. 4 erläuterten Bedingungsbeurteilungsmitteln 11 zu­ geführt werden. Auch wenn Schwankungen der Zeiten T1 und T2 im Umfang ΔT1 und ΔT2, wie in Fig. 5 gezeigt, vorliegen, bleibt die Größenbeziehung zwischen den Digitaldaten DMX und DMN nahezu unbeeinflußt, und da DMX größer als das spezifi­ zierte (Null-)Niveau ist, kann das Vorhandensein oder Fehlen von reflektiertem Licht zuverlässig trotz Änderungen im Torim­ pulssignal TP und im Abtastimpulssignal PS bestimmt werden.

Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform der Erfindung erfolgt ein Vergleich zwischen dem Niveau (DMX) des Lichtnach­ weissignals zur Zeit T1, zu der das Eintreffen einer Spitze des Nachweissignals eines gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und dem Niveau (DMN) des Lichtnachweissignals zu einer zweiten Zeit T2, zu der das Eintreffen eines Bodens des Licht­ nachweissignals nach einem Überschießen erwartet wird. Wenn dieser Vergleich eine spezifizierte Größenbeziehung zeigt, wird geschlossen, dass eine der Bedingungen auf die man für die Ein-Aus-Beurteilung zurückzugreifen hat, erfüllt ist. Auch wenn also die Abtastzeiten T1 und T2 etwas gegenüber denjeni­ gen der Spitze oder des Bodens der Wellenform des Nach­ weissignals verschoben sind, ist die Größenbeziehung zwischen DMX und DMN nahezu unbeeinflußt und eine zuverlässigen Ein- Aus-Beurteilung möglich, solange eine für das gepulste Nach­ weislicht charakteristische Nachweissignalwellenform innerhalb des Abtastbereichs vorhanden ist.

Ferner sind die Bedingungsbeurteilungsmittel so ausgelegt, dass sie den Ein-Aus-Beurteilungsprozess nicht nur gemäß dem Vergleichsergebnis oder der Größenbeziehung zwischen den Si­ gnalniveaus DMX und DMN an den ersten und zweiten Zeiten T1 und T2 durchführen, sondern auch unter der Bedingung, dass das Niveau des Nachweissignals zur ersten Zeit T1 höher als das als das spezifizierte Niveau dienende Null-Niveau ist. Auch wenn die Zeit T0 unmittelbar vor der erwarteten Eintreffzeit des gepulsten Nachweislichts zufällig mit dem Zeitpunkt schar­ fen Abfalls der Nachweissignalwellenform (180° in Fig. 9) zu­ sammenfällt, so dass eine genaue Ein-Aus-Beurteilung anhand allein der Größenbeziehung zwischen DMX und DMN wegen der Mög­ lichkeit, dass das reflektierte Licht aus dem gepulsten Nach­ weislicht nicht oder kaum vorhanden ist, nicht durchgeführt werden kann, wird also eine zuverlässige Ein-Aus-Beurteilung durch Betrachtung der Größenbeziehung zwischen dem Niveau DMX zur ersten Zeit T1 und dem Null-Niveau möglich, weil dieser Unterschied zwischen dem Fall, dass normales reflektiertes Licht vorliegt, und dem Fall, dass keines vorliegt, signifi­ kant ist.

Die Erfindung wurde bis hierher unter Bezugnahme auf einen photoelektrischen Schalter des Reflexionstyps beschrieben, es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung auch auf photoelektrische Schalter des Transmissionstyps anwendbar ist. Ein Beispiel eines solchen photoelektrischen Schalters des Transmissionstyps ist in Fig. 2 zum Zwecke der Vollständigkeit der Offenbarung gezeigt, wobei gleiche Komponenten durch glei­ che Bezugsziffern bezeichnet sind und wiederholende Beschrei­ bungen weggelassen sind.

Wie in Fig. 2 gezeigt, weist ein photoelektrischer Schal­ ter 15 des Transmissionstyps eine Lichtemissionsvorrichtung 100 und eine Lichtempfangsvorrichtung 200 auf. Die Lichtemis­ sionsvorrichtung 100 enthält Lichtemissionsmittel 2, und die Lichtempfangsvorrichtung 200 enthält Lichtempfangsmittel 3, Filtermittel 4, einen A/D-Wandler 5 und eine CPU 6. Ein Lich­ temissionssteuersignal CD wird von der CPU 6 innerhalb der Lichtempfangsvorrichtung 200 auf die Lichtemissionsmittel 2 innerhalb der Lichtsendevorrichtung 100 über eine Kommunikati­ onsleitung übertragen. Da im Falle eines solchen photoelektri­ schen Schalters des Transmissionstyps das Lichtemissionssteu­ ersignal CD über eine Kommunikationsleitung von der Lichtemp­ fangsvorrichtung 200 auf die Lichtemissionsvorrichtung 100 übertragen wird, ist es sehr schwierig, die Zeit der Lich­ temission mit der Abtastzeit präzise zu synchronisieren. Der Ein-Aus-Beurteilungsprozess gemäß dieser Erfindung ist daher für einen solchen photoelektrischen Schalter besonders wir­ kungsvoll, da die Wirkungen der Schwankungen der Abtastzeit klein sind.

Fig. 6 zeigt den Grundaufbau eines photoelektrischen Schalters 1A des Reflexionstyps gemäß einer zweiten Ausfüh­ rungsform der Erfindung, eingerichtet zur Durchführung der Funktionen der Niveauverschiebungsmittel durch Hardware unter Verwendung einer dafür bestimmten Analogschaltung. Sie ist da­ durch gekennzeichnet, dass sie die zweiten der vorgenannten zwei Merkmale aufweist. Sie ist also so eingerichtet, dass sie Licht wenigstens dreimal innerhalb der Periode TN der Umpoler­ leuchtstofflampe in der Umgebung (bzw. der Periode der Störung durch die Leuchtstofflampe) abgibt. Die Bedingungsbeurtei­ lungsmittel vergleichen das Niveau VMX des Nachweissignals zur Zeit T1, zu der das Eintreffen einer Spitze des Impulsnach­ weislichts LS erwartet wird, mit einem spezifizierten Schwel­ lenwert Vth und führt den Ein-Aus-Beurteilungsprozess gemäß der Mehrheit der innerhalb der Periode TN gewonnenen Ver­ gleichsergebnisse durch.

In Fig. 6 sind Komponenten, die ähnlich oder gleich den in Fig. 1 gezeigten sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeich­ net und werden nicht wiederholend beschrieben. Der photoelek­ trische Schalter 1A ist also als Lichtemissionsmittel 2, Lichtempfangsmittel 3, Filtermittel 4, einen A/D-Wandler 5A und eine CPU 6A enthaltend gezeigt. Die CPU 6A enthält Bedin­ gungsbeurteilungsmittel 11A, Abtastimpulserzeugungsmittel 12A und Lichtemissionssteuermittel 13A.

Die Lichtemissionssteuermittel 13A erzeugen ein (nicht ge­ zeigtes) Standardzeitsignal zur Spezifizierung einer Lich­ temissionsperiode auf der Grundlage eines in der CPU 6A ent­ haltenen Standardtakts. Die Periode dieses Standardzeitsignals ist so eingestellt, dass sie etwa gleich der kürzesten der Störungsperioden der Leuchtstofflampen ist, die als vorhanden vorhergesehen werden (z. B. 60-70 µs). Die Lichtemissions­ steuermittel 13A erzeugen auch ein Lichtemissionssteuersignal CD zur Steuerung der Lichtemissionsmittel 2 auf der Grundlage dieses Standardzeitsignals. Dieses Lichtemissionssteuersignal CD weist wenigstens drei Zeitgebungskomponenten auf. Wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, werden beispielsweise drei An­ steuerimpulse P1, P2 und P3 von den Ansteuermitteln 7 sequen­ ziell mit spezifizierten Intervallen innerhalb einer Störungs­ periode TN ausgegeben, wenn das Ansteuersignal CD den Ansteu­ ermitteln 7 zugeführt wird. Das Lichtemissionselement 8 wird durch diese Ansteuerimpulse P1, P2 und P3 angesteuert und das gepulste Nachweislicht LS wird mit spezifizierten Intervallen in einen Bereich 20 abgegeben, wo erwartet werden kann, dass ein Zielobjekt zugegen ist. Nach Empfang des reflektierten Lichts LR vom Zielobjekt 20 durch die Lichtempfangsmittel 9 werden das reflektierte Licht LR und das Störungslicht LN über das Lichtempfangselement 9 photoelektrisch umgewandelt, wie oben unter Bezugnahme auf die Ausführungsform mit dem ersten Merkmal erläutert worden ist. Die so gewonnenen elektrischen Signale VS1 und VN1 werden durch den Verstärker 10 verstärkt und das Lichtnachweissignal VS2+VN2 wird erzeugt und ausgege­ ben.

Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen dem Lichtnach­ weissignal VS2 und dem so erzeugten Störungssignal VN2 der Leuchtstofflampe. Wie gezeigt, werden die Intervalle zwischen den drei Signalen VS21, VS22 und VS23 so eingestellt, dass selbst in der schlechtesten Situation, wo das erste und das letzte der Signale (beispielsweise VS21 und VS23) zufällig mit den Phasen 0° und 180° der Störung der Leuchtstofflampe zusam­ menfallen, das mittlere Signal VS22 auf den Phasenwinkel 90° fällt, wo die Änderungsgeschwindigkeit am sanftesten ist.

Die Filterungsmittel dienen zur Niveauverschiebung des von den Lichtempfangsmitteln 3 empfangenen Nachweissignals VS2+VN2 in der gleichen Weise, wie sie oben unter Bezugnahme auf die erste Ausführungsform dieser Erfindung erläutert worden ist. Fig. 10 zeigt die so niveauverschobenen Lichtnachweissignale.

Wenn gerade kein reflektiertes Licht LR empfangen wird, muss jedes dieser drei Signale VS21, VS22 und VS23 den Schwellen­ wert Vth zur ersten Zeit T1 überschreiten. In der oben erwähn­ ten schlechteren Situation überschreiten Signale VS21 und VS22 mit Zeiten, die Phasen 0° und 90° der Störungswellenform ent­ sprechen, den Schwellenwert Vth, aber das der Phase 180° ent­ sprechende Signal VS23 kann den Schwellenwert nicht über­ schreiten. Andererseits überschreiten, wenn nur Störungslicht LN vorhanden ist, so dass keines der drei Signale VS21, VS22 und VS23 den Schwellenwert Vth überschreiten sollte, die Werte der Signale VS22 und VS23, die den Phasen 90° und 180° ent­ sprechen, jeweils den Schwellenwert Vth, aber das Signal VS21 mit der Phase 0° entsprechender Zeit wird den Schwellenwert Vth überschreiten obwohl nicht gezeigt. Aus den drei Beurtei­ lungsvorgängen, die innerhalb einer Störungsperiode TN statt­ finden, wird, wenn der Signalwert den Schwellenwert zweimal oder mehr überschreitet, dies als EIN geschlossen, und wenn der Signalwert den Schwellenwert zweimal oder mehr nicht über­ schreitet, dies als AUS geschlossen. Wenn man diesem Prinzip der Entscheidung nach der Mehrheit folgt, kann daher ein zu­ verlässiger Ein-Aus-Beurteilungsprozess durchgeführt werden.

Die Bedingungsbeurteilungsmittel 11A führen einen Ein-Aus- Beurteilungsprozess auf der Grundlage der von dem A/D-Wandler 5A gewonnenen Daten DMX mit dem oben beschriebenen Algo­ rithmus durch. Wenn diese Funktion der Bedingungsbeurteilungs­ mittel 11A mit Software unter Verwendung eines Mikroprozessors auszuführen ist, kann ihr Flussdiagramm wie in Fig. 11 gezeigt aussehen.

Unter Bezug auf Fig. 11 wird, wenn der Ein-Aus- Beurteilungsprozess begonnen wird, zunächst ein Initialisie­ rungsprozess (Schritt 1101) zur Initialisierung von Zählern und Registern, die für die Berechnung zu verwenden sind, durchgeführt. Als nächstes werden die vom A/D-Wandler 5A aus­ gelesenen Digitaldatenelemente DMX mit einem Schwellenwert Dth verglichen (Schritt 1102). Wenn beurteilt wird, dass DMX < Dth (JA in Schritt 1102), wird ein spezifizierter EIN-Zähler um +1 inkrementiert (Schritt 1103). Wenn beurteilt wird, dass DMX < Dth (NEIN im Schritt 1102), wird ein spezifizierter AUS-Zähler um +1 inkrementiert (Schritt 1104). Der Zähler für die Daten­ nummer N wird danach um +1 inkrementiert (Schritt 1105). Die Schritte 1102-1105 werden wiederholt, bis die Datennummer N 3 erreicht. Wenn die Datennummer N 3 erreicht (JA in Schritt 1106) werden die Zahlen im EIN-Zähler und im AUS-Zähler ver­ glichen (Schritt 1107). Wenn die Zahl im EIN-Zähler größer als diejenige im AUS-Zähler ist (JA im Schritt 1107), wird ein EIN-Signal als Ergebnis des Ein-Aus-Beurteilungsprozesses aus­ gegeben (Schritt 1108). Wenn die Zahl im EIN-Zähler kleiner als diejenige im AUS-Zähler ist (NEIN im Schritt 1107), wird ein AUS-Signal als Ergebnis des Ein-Aus-Beurteilungsprozesses ausgegeben (Schritt 1109). Dieses Ergebnis der Ein-Aus- Beurteilung nach dem Prinzip der Mehrheitsentscheidung ist ei­ nes der Beurteilungselemente zur Durchführung der abschließen­ den Ein-Aus-Bestimmung oder des Nachweises oder Nicht- Nachweises eines Zielobjekts.

Die Wellenform für die Störung ist für eine Impoler- Leuchtstofflampe nahezu sinusförmig. Die Wellenform hat also nur zwei scharfe (bzw. sich rasch ändernde) Positionen inner­ halb jedes Zyklus (oder jeder Periode von TN). Gemäß der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform der Erfindung wird Nach­ weislicht wenigstens dreimal pro Lichtemissionszyklus der Lam­ pe ausgegeben. Auch in der schlechtesten Situation, wo eine der Zeiten für die Lichtemission mit der scharfen Anstiegszeit der Wellenform der Störung und eine weitere mit der scharfen Abfallzeit zusammenfiel, so dass es zu einer fehlerhaften Be­ urteilung an einer oder beiden dieser Zeiten kommen könnte, sollte der Rest mit einem sanft variierenden Abschnitt der Wellenform zusammenfallen. Zusätzlich zur Gewinnung des Ver­ gleichsergebnisses zwischen dem Niveau VMX des Lichtnach­ weissignals zur Zeit T1, zu der das Eintreffen einer Spitze des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, und dem spezifi­ zierten Schwellenwert Vth wird geschlossen, dass eine der Be­ dingungen, die für die Ein-Aus-Beurteilung zu verwenden sind, gemäß der Mehrheit der während der Periode der Lichtemission gewonnenen Beurteilungsergebnisse erfüllt ist.

Wie oben erläutert, schafft die vorliegende Erfindung ei­ nen photoelektrischen Schalter mit einer Niveauverschiebungs­ funktion, mit der eine Ein-Aus-Beurteilung (bzw. die Beurtei­ lung des Vorhandenseins oder Nicht-Vorhandenseins eines Ziel­ objekts) zuverlässig ausgegeben werden kann. Mit einem photo­ elektrischen Schalter dieser Erfindung kann eine zuverlässige Ein-Aus-Beurteilung auch ausgegeben werden, wenn einige Ände­ rungen der Abtastzeit die für die Ein-Aus-Beurteilung zu ver­ wendenden Lichtnachweissignale vorliegen oder wenn die Ab­ tastzeit zufällig mit einem scharf sich ändernden Abschnitt der Wellenform des Nachweissignals infolge einer Störungskom­ ponente zusammenfällt.

Claims (18)

1. Ein photoelektrischer Schalter, welcher aufweist:
Lichtemissionsmittel zur periodischen Abgabe von gepulstem Nachweislicht;
Lichtempfangsmittel zur photoelektrischen Umwandlung des gepulsten Nachweislichts und Ausgabe damit von entsprechenden Lichtnachweissignalen; und
Signalverarbeitungsmittel zur Erzeugung einer Ein-Aus- Beurteilungsausgabe zum Ein- oder Ausschalten des photoelek­ trischen Schalters;
wobei die Signalverarbeitungsmittel aufweisen:
Niveauverschiebungsmittel zum Verschieben des Niveaus des Lichtnachweissignals auf ein spezifiziertes Niveau hin während einer spezifizierten Lichtempfangsperiode um einen Betrag, der der Differenz zwischen dem spezifizierten Niveau und dem Ni­ veau des Lichtnachweissignals zu einer Zeit, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, entspricht; und
Bedingungsbeurteilungsmittel zur Beurteilung auf der Grundlage des Lichtnachweissignals mit dem durch die Niveau­ verschiebungsmittel verschobenen Niveau, ob wenigstens eine der für die Erzeugung der Ein-Aus-Beurteilungsausgabe zu ver­ wendenden Bedingungen erfüllt ist oder nicht;
wobei die Bedingungsbeurteilungsmittel dazu dienen, die Ein-Aus-Beurteilungsausgabe wenigstens unter der Bedingung zu erzeugen, dass die Niveaus des Lichtnachweissignals zu einer ersten Zeit, zu der das Eintreffen einer Spitze des Lichtnach­ weissignals erwartet wird, und einer zweiten Zeit, zu der das Eintreffen eines Bodens des Lichtnachweissignals nach einer Überschießperiode erwartet wird, eine spezifizierte Größenbe­ ziehung haben.

2. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 1, wobei die Bedingungsbeurteilungsmittel zur Erzeugung der Ein-Aus- Beurteilungsausgabe unter einer zusätzlichen Bedingung, dass das Niveau des Lichtnachweissignals zu der ersten Zeit und das spezifizierte Niveau eine spezifizierte Größenbeziehung haben, dienen.

3. Ein Photoelektrischer Schalter, welcher aufweist:
Lichtemissionsmittel zur periodischen Abgabe von gepulstem Nachweislicht;
Lichtempfangsmittel zur photoelektrischen Umwandlung des gepulsten Nachweislichts und zur Ausgabe damit von entspre­ chenden Lichtnachweissignalen; und
Signalverarbeitungsmittel zur Erzeugung einer Ein-Aus- Beurteilungsausgabe zum Ein- oder Ausschalten des photoelek­ trischen Schalters;
wobei die Signalverarbeitungsmittel aufweisen:
Niveauverschiebungsmittel zur Verschiebung des Niveaus der Lichtnachweissignale auf ein spezifiziertes Niveau hin während einer spezifizierten Lichtempfangsperiode um einen Betrag, der der Differenz zwischen dem spezifizierten Niveau und dem Ni­ veau des Lichtnachweissignals zu einer Zeit, unmittelbar bevor das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, entspricht; und
Bedingungsbeurteilungsmittel zur Beurteilung auf der Grundlage des Lichtnachweissignals mit dem durch die Niveau­ verschiebungsmittel verschobenen Niveau, ob wenigstens eine der für die Erzeugung der Ein-Aus-Beurteilungsausgabe zu ver­ wendenden Bedingungen erfüllt ist oder nicht;
wobei die Lichtemissionsmittel so gesteuert sind, dass Licht wenigstens dreimal pro Lichtemissionsperiode einer Leuchtstofflampe in einer Umgebung des photoelektrischen Schalters abgeben; und
wobei die Bedingungsbeurteilungsmittel eine Anzahl von Vergleichsergebnissen durch Vergleichen eines spezifizierten Niveaus und des Niveaus des Lichtnachweissignals zu Zeiten, zu denen das Eintreffen einer Spitze des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, gewinnen und die Ein-Aus-Beurteilungsausgabe gemäß der Mehrheit der innerhalb einer Lichtemissionsperiode gewonnenen Vergleichsergebnisse erzeugen.

4. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 1, wobei die Lichtemissionsmittel Ansteuermittel zur Ausgabe eines An­ steuerimpulssignals zu einer durch ein Lichtemissionssteuersi­ gnal spezifizierten Zeit und ein Lichtemissionselement zur Ab­ gabe von gepulstem Nachweislicht auf einen spezifizierten Zielbereich ansprechend auf das von den Lichtemissionsmitteln ausgegebene Ansteuerimpulssignal enthalten; wobei die Lichtempfangsmittel ein Lichtempfangselement für den Empfang einer Reflexion des gepulsten Nachweislichts, die aus dem Zielbereich ankommt, und zur Durchführung einer photo­ elektrischen Umwandlung auf dem empfangenen reflektierten Licht sowie einen Verstärker zur Erzeugung eines Lichtnach­ weissignals durch Verstärkung der Ausgabe des Lichtempfangs­ elementes enthalten.

5. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 4, wobei die Bedingungsbeurteilungsmittel zur Erzeugung der Ein-Aus- Beurteilungsausgabe unter einer zusätzlichen Bedingung, dass das Niveau des Lichtnachweissingals zur ersten Zeit und das spezifizierte Niveau in einer spezifizierten Größenbeziehung stehen, dienen.

6. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 3, wobei die Lichtemissionsmittel Ansteuermittel zur Ausgabe eines An­ steuerimpulssignals zu einer durch ein Lichtemissionssteuersi­ gnal spezifizierten Zeit und ein Lichtemissionselement zur Ab­ gabe von gepulstem Nachweislicht auf einen spezifizierten Zielbereich ansprechend auf das von den Lichtemissionsmitteln ausgegebene Ansteuerimpulssignal enthalten; wobei die Lichtempfangsmittel ein Lichtempfangselement für den Empfang von Reflexion des gepulsten Nachweislichts, die aus dem Zielbereich ankommt, und zur Durchführung einer photo­ elektrischen Umwandlung auf dem empfangenen reflektierten Licht sowie einen Verstärker zur Erzeugung eines Lichtnach­ weissignals durch Verstärkung der Ausgabe des Lichtempfangs­ elements enthalten.

7. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 4, wobei die Niveauverschiebungsmittel eine Wechselspannungssignalüber­ tragungsschaltung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangs­ seite aufweisen, wobei die Wechselspannungsübertragungsschal­ tung dahingehend wirkt, Wechselspannungskomponenten von Signa­ len auf der Eingangsseite auf die Ausgangsseite zu Übertragen, Gleichspannungspotenzial, das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf ein spezifiziertes Potenzialniveau zu überlagern ist, zu initialisieren, und wiederholt das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf das spe­ zifizierte Potenzial zu überlagernde Gleichspannungspotential unmittelbar vor der Zeit, zu der das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, zu initialisieren.

8. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 5, wobei die Niveauverschiebungsmittel eine Wechselspannungssignalüber­ tragungsschaltung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangs­ seite aufweisen, wobei die Wechselspannungsübertragungsschal­ tung dahingehend wirkt, Wechselspannungskomponenten von Signa­ len auf der Eingangsseite auf die Ausgangsseite zu Übertragen, Gleichspannungspotenzial, das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf ein spezifiziertes Potenzialniveau zu überlagern ist, zu initialisieren, und wiederholt das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf das spe­ zifizierte Potenzial zu überlagernde Gleichspannungspotential unmittelbar vor der Zeit, zu der das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, zu initialisieren.

9. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 6, wobei die Niveauverschiebungsmittel eine Wechselspannungssignalüber­ tragungsschaltung mit einer Eingangsseite und einer Ausgangs- Seite aufweisen, wobei die Wechselspannungsübertragungsschal­ tung dahingehend wirkt, Wechselspannungskomponenten von Signa­ len auf der Eingangsseite auf die Ausgangsseite zu Übertragen, Gleichspannungspotenzial, das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf ein spezifiziertes Potenzialniveau zu überlagern ist, zu initialisieren, und wiederholt das der Wechselspannungskomponente auf der Ausgangsseite auf das spe­ zifizierte Potenzial zu überlagernde Gleichspannungspotential unmittelbar vor der Zeit, zu der das Eintreffen des gepulsten Nachweislichts erwartet wird, zu initialisieren.

10. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 7, wobei die Wechselspannungssignalübertragungsschaltung einen zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eingesetz­ ten Kondensator und einen zwischen dem Ausgangsanschluss und einem Ort auf spezifizierten Potenzial eingesetzten Schalter aufweist, wobei der Schalter hinsichtlich eines Ein- und -Aus­ schaltens durch ein Torsteuersignal in Synchronität mit dem Lichtemissionssteuersignal gesteuert wird.

11. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 8, wobei die Wechselspannungssignalübertragungsschaltung einen zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eingesetz­ ten Kondensator und einen zwischen dem Ausgangsanschluss und einem Ort auf spezifizierten Potenzial eingesetzten Schalter aufweist, wobei der Schalter hinsichtlich eines Ein- und -Aus­ schaltens durch ein Torsteuersignal in Synchronität mit dem Lichtemissionssteuersignal gesteuert wird.

12. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 9, wobei die Wechselspannungssignalübertragungsschaltung einen zwischen einem Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss eingesetz­ ten Kondensator und einen zwischen dem Ausgangsanschluss und einem Ort auf spezifizierten Potenzial eingesetzten Schalter aufweist, wobei der Schalter hinsichtlich eines Ein- und -Aus­ schaltens durch ein Torsteuersignal in Synchronität mit dem Lichtemissionssteuersignal gesteuert wird.

13. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 7, welcher ferner einen Mikroprozessor aufweist, in welchem Berechnungen zur Feststellung der Größenbeziehung durch Software mittels des Mikroprozessors unter Verwendung von Digitaldaten durchge­ führt werden, die durch A/D-Umwandlung von von der Wech­ selspannungssignalübertragungsschaltung ausgegebenen Signalen gewonnen sind.

14. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 8, welcher ferner einen Mikroprozessor aufweist, in welchem Berechnungen zur Feststellung der Größenbeziehung durch Software mittels des Mikroprozessors unter Verwendung von Digitaldaten durchge­ führt werden, die durch A/D-Umwandlung von von der Wech­ selspannungssignalübertragungsschaltung ausgegebenen Signalen gewonnen sind.

15. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 9, welcher ferner einen Mikroprozessor aufweist, in welchem Berechnungen zur Feststellung der Größenbeziehung durch Software mittels des Mikroprozessors unter Verwendung von Digitaldaten durchge­ führt werden, die durch A/D-Umwandlung von von der Wech­ selspannungssignalübertragungsschaltung ausgegebenen Signalen gewonnen sind.

16. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 4, welcher eine Lichtemissionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrich­ tung, die voneinander getrennt sind, aufweist, wobei die Lich­ temissionsmittel in der Lichtemissionsvorrichtung enthalten sind, die Lichtempfangsmittel und die Signalverarbeitungsmit­ tel in der Lichtempfangsvorrichtung enthalten sind, wobei die Lichtemissionssteuersignale von der Lichtemissionsvorrichtung auf die Lichtempfangsvorrichtung über eine Kommunikationslei­ tung übertragen werden.

17. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 5, welcher eine Lichtemissionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrich­ tung, die voneinander getrennt sind, aufweist, wobei die Lich­ temissionsmittel in der Lichtemissionsvorrichtung enthalten sind, die Lichtempfangsmittel und die Signalverarbeitungsmit­ tel in der Lichtempfangsvorrichtung enthalten sind, wobei die Lichtemissionssteuersignale von der Lichtemissionsvorrichtung auf die Lichtempfangsvorrichtung über eine Kommunikationslei­ tung übertragen werden.

18. Der photoelektrische Schalter nach Anspruch 6, welcher eine Lichtemissionsvorrichtung und eine Lichtempfangsvorrich­ tung, die voneinander getrennt sind, aufweist, wobei die Lich­ temissionsmittel in der Lichtemissionsvorrichtung enthalten sind, die Lichtempfangsmittel und die Signalverarbeitungsmit­ tel in der Lichtempfangsvorrichtung enthalten sind, wobei die Lichtemissionssteuersignale von der Lichtemissionsvorrichtung auf die Lichtempfangsvorrichtung über eine Kommunikationslei­ tung übertragen werden.