DE1226000B - Kontrolleinrichtung fuer Lichtgitterschranken - Google Patents

Kontrolleinrichtung fuer Lichtgitterschranken

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DE1226000B
DE1226000B DEF43470A DEF0043470A DE1226000B DE 1226000 B DE1226000 B DE 1226000B DE F43470 A DEF43470 A DE F43470A DE F0043470 A DEF0043470 A DE F0043470A DE 1226000 B DE1226000 B DE 1226000B
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Germany
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control device
voltage
light
light curtain
switch
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DEF43470A
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English (en)
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Lothar Franke
Dipl-Ing Albert Ott
Dr Hans Richter
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers

Description

  • Kontrolleinrichtung für Lichtgitterschranken Bei Mehrstrahl-Lichtgitterschranken sind auf der lSmpfangsseite die verwendeten photo elektronischen Bauelemente (Zellen) üblicherweise in Reihe geschaltet, damit bei der Unterbrechung auch nur eines Lichtstrahls die gesamte Lichtgitterschranke anspricht d z. B. die zu schützende Maschine stillsetzt. GrundsStzlich wird bei derartigen Anlagen durchgehend das Ruhestromprinzip verwendet, d. h. daß, solange kein Alarm, also ein Eindringen in das Lichtgitter vorliegt, alle Bauelemente Strom führen, Infolge dieser Schaltungstechnik sind alle Fehler an Bauelementen oder Baugruppen einer solchen Lichtgitterschranke ungefährlich, die durch Ausbleiben der Versorgungsspannung oder durch Taubwerden einzelner Bauelemente eintreten, da somit kein oder weniger Strom fließt als gießen sollte.
  • Kritisch hingegen ist das Auftreten von Leitfähigkeit in Leitungen, Baugruppen oder einzelnen Bauelementen, weil hier das Fließen von Photostrom vorgetäuscht wird, obwohl die Abdunkelung einzelner oder mehrerer Strahlengänge gegeben sein kann.
  • Infolge der eingangs erwähnten Reihenschaltung der photo elektronischen Bauelemente war es bislang nicht oder nur unter großen Schwierigkeiten möglich festzustellen, ob einzelne dieser photoelektronischen Bauelemente eine Dunkelleitfähigkeit aufweisen.
  • Man hätte sie dazu entweder aus ihrer Schaltung durch Kontakte herausnehmen und getrennt prüfen müssen, was mit großem Aufwand verbunden ist, oder aber logische Schaltungen anwenden müssen. Die logischen Schaltungen bedingen einen Verzicht auf einfache Reihenschaltungen und führen zusätzlich zu den photoelektronischen Bauelementen andere ueber wachungsschaltelemente ein, welche ihrerseits die Ursache von Fehlern sein können. Die erfindungsgemäße Kontrolleinrichtung vermeidet diese Nachteile.
  • Bei einer Kontrolleinrichtung der angeführten Ausbildung mit in Reihe geschalteten photoelektrischen Bauelementen (Photozellen) wird erfindungsgemäß eine Wechselspannung über Kondensatoren, und zwar abwechselnd jedem zweiten Verbindungspunkt der photo elektronischen Bauelemente zugeführt und über andere Kondensatoren an den dazwischenliegenden Verknüpfungspunkten abgeführt. Auf diese Weise kann die Einzelleitfähigkeit festgestellt werden, unter Belassung der Reihenschaltung der einzelnen Bauelemente (Zellen) für den Meßzeitstrom, denn es fließt nur dann ein Strom, wenn eines der Bauelemente Leitfähigkeit aufweist. Es ist dabei vorteilhaft, die Kontrolle durch Umschalter od. dgl. nur dann vorzusehen, wenn die Gleichspannung für die Reihenschaltung unterbrochen ist bei gleichzeitiger Verdunkelung der Lichtquellen. Diese Umschaltung erfolgt wie bisher üblich dabei vorteilhaft durch die Maschine selbst.
  • Bei der Erfindung ist es wichtig, die Kondensatoren klein genug zu halten, um die Zeitkonstante für die Lichtgitterreihenschaltung nicht unerwünscht zu erhöhen. Durch Steigerung der Kontrollfrequenz ist eine Steigerung des Stromdurchlasses der Kondensatoren leicht möglich. Es hat eine Frequenz von 15 kHz sich als besonders günstig erwiesen.
  • Sobald sich im Wechselstromkontrollkreis während der Kontrolle ein Strom zeigt, liegt eine Leitfähigkeit eines oder mehrerer Bauelemente (Zellen) vor. Diese Tatsache ist durch Verstärker und/oder Relaisanordnung leicht festzustellen.
  • Wenn man einzelne Bauelemente (Zellen) ausschaltet, was die Praxis häufig fordert, so wird in zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung, insbesondere wenn Zellen mit Diodenverhalten vorliegen, jeder Zelle eine gewöhnliche Diode parallel und/oder in Reihe geschaltet, wobei die Zelle kurzgeschlossen bzw. ausgeschaltet und dafür die Diode eingeschaltet wird.
  • Haben die Bauelemente (Zellen) kein Diodenverhalten, so genügt es, sie kurzzuschließen, wobei jedoch meist besondere Vorkehrungen zu beachten sind, die weiter unten beschrieben werden.
  • In den Beispielen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung in ihren Einzelheiten erläutert.
  • A b b. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtgitterschranke; Ab b. 2 zeigt die Ausschaltung einzelner Lichtschranken (Photozellen) für photoelektrische Bauelemente mit Diodenverhalten in Reihenschaltung; A b b. 3 zeigt dasselbe für Parallelschaltung; A b b. 4 zeigt die Parallelschaltung von Schwingungskreisen; Ab b. S zeigt die Umschaltung der Wechselstrom leitungen bei Ausschaltung einzelner photoelektriseher Bauelemente (Zellen); Abb. 6 zeigt die Wirkung von Abb. 4; Ab b. 7 zeigt den zusätzlichen Schutz zweier Reihenausgänge durch die erfindungsgemäße Wechselstromanordnung.
  • A b b. 1 zeigt die Photowiderstände 1, die üblicherweise in Reihe geschaltet sind. Die Betriebsspannung für diese Reihenschaltung ist eine durch + + ,- gekennzeichnete Gleichspannung, die beispielsweise an dem Steuerwiderstand 2 einen Spannungsabfall erzeugt, wenn ein Photostrom fließt.
  • Die eigentliche Kontrollschaltung besteht darin, daß über Kondensatoren 4 an dem ersten und an jedem übernächsten Verknüpfungspunkt zweier photo elektronischer Bauelemente 1 eine Wechselspannung zugeführt wird, die andererseits über Kondensatoren 3 an jedem dazwischenliegenden Verknüpfungspnnkt zweier photoelektronischer Bauelemente sowie an den Endpunkten der Reihenschaltung abgeführt wird.
  • Wie aus der Abbildung ersichtlich, liegen für diese Prüfwechselspannung sämtliche photo elektronischen Bauelemente 1 in einer Kontrollschaltung.
  • Zur Kontrolle ist es lediglich erforderlich, die Lichtquellen 18 der Lichtgitterschranke zum Verlöschen zu bringen, 5,19, oder die Strahlengänge auf andereWeise zu unterbrechen. Sodann ist es vorteilhaft, die Betriebsgleichspannung abzuschalten, was durch den geöffnete Kontakt 16 am Schalter 6 erfolgt, und die Prüfwechselspannung an die Kondensatoren 3 und 4 anzulegen, was durch die Kontakte 7 erfolgt. Die Kondensatoren 3 und 4 werden mit einem an sich bekannten Wechselspannungsverstärker mit der Röhre 8, Drossel 9, Gleichrichter 10 und Widerstand 11 verbunden; der beispielsweise mit einem auf einen Schwellwert ansprechenden Ausgangsrelais 14 prüft, ob der in 9 fließende Wechselstrom einen zulässigen Wert überschreitet. Dies ist ein Zeichen dafür, daß einer oder mehrere der parallel geschalteten Kanäle eine unzulässig große Leitfähigkeit, d. h. einen Fehler besitzt. Der Motor 15 für die Maschine wird dann beispielsweise angehalten.
  • Ist die Kontrolle ohne Feststellung eines Fehlers verlaufen, wird durch den Schalter 6 wieder auf den Gleichspannungspfad zurückgeschaltet, und die Lichtquellen der Lichtgitterschranke werden durch Kontakt 5 wieder eingeschaltet. Der Umschalter 6 wird zweckmäßig durch die Maschinen betätigt.
  • Da in dem Gleichspannungspfad die Kondensatoren 3 und 4 gemeinsam mit der Leitung usw. ein Zeitverzögerungsglied bilden, müssen sie so klein gewählt werden, daß sie in diesem Schaltkreis keine unzulässige Zeitverzögerung bewirken. Als unzulässig gilt eine solche Zeitverzögerung, die größer ist als die Zeitkonstante der ohnehin in diesem Kreis befindlichen Schaltelemente, z. B. Relais oder Schütze.
  • In dem Beispiel Ab b. 1 bezeichnen: 17 Drosseln im Gleichstrompfad, 18 Glühlampen mit Transformator 19, 20 Optiken, 21 die Röhre für den Gleichstrompfad mit Relais 22.
  • Damit die Schaltung mit den durch vorstehende Bedingung in ihrer Kapazität begrenzten Kondensatoren 3 und 4 zuverlässig arbeitet, wird eine entsprechend hohe Frequenz der Prüfwechselspannung gewählt.
  • Im Beispiel A b b. 2 sind den einzelnen Zellen 1 mit Diodenverhalten gewöhnliche Dioden 24 in Reihe geschaltet. Durch einen Umschalter 25 kann entweder die Photodiodel oder auch die gewöhnliche Diode 24 eingeschaltet werden. Je nach Lage des Umschal- ters 25 wird entweder 1 eingeschaltet und 24 kurzgeschlossen, oder, wie im dritten Falle von oben dargelegt, die Diode24 eingeschaltet und die Zellel überbrückt.
  • A b b. 3 zeigt die Diode 24 in Parallelschaltung zum photoelektrischen Bauelement 1. Der Umschalter 26 schaltet wiederum entweder die Zelle 1 oder die Diode 24 ein, so daß das gleiche Ergebnis wie bei Abb. 2 entsteht, d. h., man kann einzelne Schranken ausschalten, ohne die erfindungsgemäße Kontrolle aller übrigen Bauelemente zu beeinträchtigen.
  • Hat das photoelektrische Bauelement (Zelle) kein Diodenverhalten, wird es also z. B. durch einen Photowiderstand gebildet, so vermag man es ebenfalls, wie in A b b. 2 und 3, mit einem Gleichrichter 24 in Reihe oder parallel zu schalten, oder man kann es, wie in A b b. 4 dargestellt, durch einen Schwingungskreis überbrücken, der im eingeschalteten Zustand (Schalter 27) die Zelle 1 überbrückt, aber für die Wechselstromkontrolle wiederum nicht gestört wird.
  • Eine weitere Möglichkeit zeigt Abt.5, wo von einer Seite ausgehend bei einem Kurzschluß einer Zelle 1 jedesmal eine Umpolung sämtlicher nach der einen Seite verlaufenden Wechselstromzu- und -abflüsse erfolgt. Dies geschieht durch den Umschalter 28, der im vorliegenden Falle dreifach tätig sein muß.
  • Abt. 6 zeigt das Ergebnis, wie die zweite Zelle von unten überbrückt wird. Durch die Umkehr der Wechselstromzuführung AB wird erreicht, daß die überbrückte Photozelle 1 aus der Kontrolle herausgenommen wird.
  • Im Beispiel A b b. 7 wird dargestellt, wie der zur Verfügung stehende Kontrollwechselstrom gleichzeitig zur Kontrolle der letzten Ausgangsrelais Verwendung finden kann. Es ist üblich, auf der Empfangsseite des Lichtgitters nicht nur eine Reihe von photoelektrischen Bauelementen anzuordnen, sondern zwei Reihen, die kammartig ineinandergreifen. Die Ausgangsrelais 28 und 29 zeigt die A b b. 7, die während der Kontrollzeit durch einen Schalter 30 überbrückt werden, der durch die Maschine selbst betätigt wird und daher keine Kurzschlußgefahr bringt. Im Beispiel ist gezeigt, wie die Kontrollwechselspannung über Kondensatoren 31 und 32 eingespeist wird. Es fließt nur dann Wechselstrom, wenn einer der beiden Schalter 28 oder 29 klebt oder sonstigen Kurzschluß aufweist. Diese wichtige Kontrolle kann nach der Erfindung leicht hinzugefügt werden, da die Wechselspannung ohnehin verfügbar ist.
  • Es hat sich als außerordentlich wichtig erwiesen, jede Reihe von Photoelementen, die mit der erfindungsgemäßen Kontrolle ausgerüstet ist, geradzahlig auszubilden, wie es zum Beispiel in Ab b. 1 der Fall ist. Damit wird erreicht, daß einer der zur Kontrolle vorgesehenen Kondensatorenschar, in diesem Falle die Kondensatoren 4, alle über photoelektronische Bauelemente 1 mit der normalen Lichtgitterschranke und ihren Verstärkerteilen usw. verbunden ist. Auf diese Weise können meist die Drosseln 17 eingespart werden, und der Betrieb der Schrankenkontrolle wird zuverlässiger und einfacher.

Claims (13)

  1. Patentansprüche: 1. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke mit mehreren selbsttätigen etwa parallel in einer Fläche verlaufenden Strahlengängen und entsprechend vielen in Reihe geschalteten photoelektronischen Bauelementen (Photozellen), insbesondere für Pressen und Stanzen, d a durch gekennzeichnet, daß eine Wechselspannung über Kondensatoren abwechselnd jedem zweiten Verbindungspunkt der photoelektronischen Bauelemente der Reihe zugeführt und über andere Kondensatoren von den dazwischenliegenden Verknüpfungspunkten abgeführt und abgefragt wird.
  2. 2. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Arbeitsphase der Lichtgitterschrauke, etwa durch Kontakte der Maschine, eine Gleichspannung an die Photo diodenkette angelegt, die Kontroll-Wechselspannung jedoch unterbrochen ist, und daß während der Prüfphase umgekehrt die Wechselspannung eingeschaltet und die Gleichspannung unterbrochen ist.
  3. 3. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß während der Prüfphase sämtliche photo elektronischen Bauelemente verdunkelt werden, z. B. durch Ausschalten der Lichtgitter-Scheinwerferlampen oder durch Anbringung von mechanischen Verdunkelungsblenden.
  4. 4. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannungsquelle nur eingeschaltet ist, während die Strahlengänge verdunkelt sind.
  5. 5. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung eine so hohe Frequenz aufweist, und daß die Ankopplungskondensatoren so klein gewählt sind, daß die Gitterschranke durch Zusammenwirkung der Gesamtkapazität der Kondensatoren im Vergleich mit den ohnehin vorhandenen Zeitkonstanten (z.B. durch Relais und Schütze) keine nennenswerte zusätzliche Zeitverzögerung erfährt.
  6. 6. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die Abfrage-Kondensatorenleitung ein (oder mehrere) Prüfverstärker angeschlossen ist (sind), der (die) ein Relais betätigt (betätigen), sofern im Prüfstromkreis ein Wechselstrom solcher Größe fließt, der auf einer unzulässigen Leitfähigkeit eines oder mehrerer photoelektronischer Bauelemente beruht.
  7. 7. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Wahrung des Ruhestrompriuzips die Schaltung so ausgeführt ist, daß bei Überschreitung des zulässigen Prüfwechselstroms das Relais des Wechselstromverstärkers abfällt, während es unterhalb des kritischen Ansprechwertes angezogen ist.
  8. 8. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke mit Ausschaltevorrichtung für einzelne Lichtstrahlen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit jedem lichtelektrischen Organ (Zelle) eine lichtunempfindliche Diode in Reihe oder parallel geschaltet ist, in Verbindung mit einem Umschalter, der einmal die Photozelle, zum anderen die Diode einschaltet.
  9. 9. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach Anspruch 1 für Lichtgitterschranken mit Ausschaltungseinrichtung für einzelne Lichtstrahlen durch elektrischen Kurzschluß einzelner Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Überbrückung durch Einschaltung einer elektrischen Weiche mit geringem Gleichstromaber hohem Wechselstromwiderstand erfolgt, z. B. eine Drossel oder einen Parallelschwingkreis, der auf die verwendete Kontrollwechselspannung abgestimmt ist.
  10. 19. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1 für Lichtgitterschranken mit Ausschaltungseinrichtung für einzelne Lichtstrahlen durch elektrischen Kurzschluß einzelner Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Überbrückung des Gleichstrompfades eines oder mehrerer Photoorgane gleichzeitig die betreffenden Wechselspannungszuführungs- und/oder -abfrageleitungen unterbrochen werden.
  11. 11. Kontrolleinrichtung nach Anspruch 1 für Lichtgitterschranken mit Ausschaltungseinrichtung für einzelne Lichtstrahlen durch elektrischen Kurzschluß einzelner Zellen, dadurch gekennzeichnet, daß bei der gleichspannungsmäßigen Überbrückung einer Zelle gleichzeitig die Wechselspannungszuführungs- und -abfrageleitungen für alle nach dem Überbrückungspunkt liegenden Zellen durch eine Kreuzschaltung miteinander vertauscht werden.
  12. 12. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangskontakt oder mehrer Ausgangskontakte der gesamten Mehrstrahllichtschranke durch dieselbe Frequenzkontrolle überprüft werden, indem während der Prüfphase die Einspeisung und Abfrage der Prüfwechselspannung an die Verbindungspunkte der in Reihe liegenden Kontakte angeschlossen werden, die im geschlossenen Zustand die Maschine zum Lauf freigeben, die sie umgekehrt in geöffnetem Zustand anhalten.
  13. 13. Kontrolleinrichtung an einer Lichtgitterschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Reihe von photoelektrischen Bauelementen (Photozellen) geradzahlig ist.
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