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Lichtschranke. insbesondere für Rohrpostanlagen Dic Erfindung betrifft
eine Lichtschranke mit einer durch in den Bereich der Lichtschranlre eintretende
Körper beeinflußbaren fotoelektrischen Empfangseinrichtung und einer Anschlußschaltung
zur Auswertung der bei einer Beeinflussung auftretenden Änderung elektrischer Größen
der Empfangseinrichtung.
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Für derartige Lichtschranken ist ein breites Spektrum von Anwendungsmöglichkeiten
bekannt; es sei hier nur beispielsweise auf die automatische Türöffnung beim Durchschreiten
bzi. Durchfahren einer derartigen Lichtschranke oder auf die Betätigung von Stellgliedern
an Weichen und Stationen in Rohrpostanlagen bei Beeinflussung der Lichtschranke
durch ankommende Rohrpostbüchsen hingewiesen.
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Es gibt aber auch Fälle, in denen der Einsatz derartiger Lichtschranken
mit Störungen oder Nachteilen verbunden oder sogar ganz unmöglich ist. So besteht
beispielsweise beim Einsatz der bekannten Lichtschranke innerhalb eines Türöffners
die Möglichkeit, daß Personen, die aus einem Bereich zwischen der Tür und der Lichtschranke
kolnmend diese durchtreten, das öffnen der TUr unnötigerweise veranlassen Bei Rohrpostanlagen,
bei denen die Ankunft einer Rohrpostbüchse an einer Rohrpoststation mittels einer
Lichtschranke gemeldet wird, kann die Lichtschranke durch einen Bedienungsfehler
in der Art, daß eine Bedienungsperson mit der hand in die Station eingreift, beeinflußt
erden, was zur Folge haben kann, daß der gerade ablaufende Fördervorgang empfindlich
gestört wird; in manchen Anlagen wird nämlich
bei A nkunft einer
Rohrpostbüchse an einer Empfangsstation durch Betätigung der Lichtschranke das dem
Antrieb dienende Gebläse stillgesetzt.
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In Rohrpos-tanlagen besteht manchmal - bedingt durch das Anlagenschema
- die Notwendigkeit, Kontakte einzusetzen, die die beiden möglichen Fahrtrichtungen
von Rohrpostbüchsen voneinander unterscheiden und dementsprechende Schaltbefehle
veranlassen können. Während einfache Fahrkontakte in letzter Zeit zunehmend durch
Lich-tschrankenanordnunuen ersetzt worden sind, ist es nicht möglich, abhängig von
der Fahrtrichtung schaltbare Fahrkontakte durch bekannte Lichtschranken zu ersetzen
Dic der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die beschriebenen Nachteile
und Störungsmöglichkeiten zu beseitigen und neue Einsatzmöglichkeiten für Lichtschranken
zu schaffen. Dicsc Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Empfangseinrichtung
mehrere fotoelektrische Bauelemente enthält, von denen eine erste Gruppe von Bauelementen
in eiiie derart von einer zweiten Gruppe von Bauelementen beeinflußbare erste Auswerteschaltung
eingefügt ist, daß unter einem durch die Zahl, Anordnung und äußeren Abmessungen
der Bauelemente definierten Einflußwinkel in den Bereich der Lichtschranke ein-tretende
Körper an e:Lnel.
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Ausgang der Auswerteschaltung ein Signal hervorrufen, dagegen außerhalb
dieses Winkels in den Bereich der Lichtschranke eintretende Körper die Unterdrückung
dieses Signals und/oder die Abgabe eines Signals an einem anderen Ausgang verursachen.
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Im allgemeinen wird es dabei ausreichelld sein, die Anzahl der in
der ersten und der in der zweiten Gruppe einzusetzenden fotoelektrischen Bauelemente
jeweils mit 1 zu bemessen, da damit zwei einander entgegengesetztc Bewegungsrichtungen
voll in den Bereich der Lichtschranke eintretenden Körpern
erkannt
und funktionsgerecht ausgewertet werden können; dies trifft beispielsweise für die
geschilderten Anwendungsmöglichkeiten der Lichtschranke als Türöffner, Ankunftsmelder
an Rohrpoststa-tionen und fahrtrichtungserkennender Fahrkontakt zu. Es sind aber
auch Fälle denkbar, insbesondere beim Auftreten verhältnismäßig kleiner in den Bereich
der Lichtschranlce eintretender Körper, daß diese den Bereich der zweiten Gruppe
fotoelektrischer Bauelemente umgehen und anschließend in den Bereich der ersten
Gruppe von Bauelementen eintreten, so daß eine Fehlauslösung stattfindet. Dies kann
beispielsweise bei Einsatz der crfindungsgemäßen Lichtschranke als Ankunftsmelder
in Rohrpostanlagen dann auftreten, wenn eine Bedienungsperson mit der Hand einen
Bogen beschreibend in die Station eingreift, so daß das zweite fotoelektrische Bauelement
unbeeinflußt bleibt bzw erst nach dem Ansprechen des ersten Bauelementes wirksam
wird. In solchen Fällen kann durch entsprechende Vergrößerung der Anzahl, insbesondere
der in der zweiten Gruppe vorgesehenen Bauelemente, die Störungsmöglichkeit gemindert
bzw. vollkommen eliminiert werden.
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Schaltungstechnisch kann die beschriebene Funktion der erfindungsgemäßen
Lichtschranke am vorteilhaftesten derart realisiert werden, daß die zweite Gruppe
fotoelektrischer Bauelemente in den Fällen, in denen sie vor der ersten Gruppe beeinflußt
wird, mittels der durch sie gesteuerten zweiten Auswerteschaltung das nachfolgende
Wirksamwerden der Beeinflussung der ersten Gruppe beziiglich der ersten Auswerteschaltung
unterbindet. Dabei kann entweder das sonst auftretende Ausgangssignal unterdrückt
werden oder es wird auf einem anderen Ausgang ein entsprechendes Signal abgegeben.
Dieses Signal wird aus den beiden Auswert escha ltungen gemäß einer zweckmäßigen
Weiterbildung der Erfindung derart abgeleitet, daß ein Ausgang der ersten Auswerteschaltung
über eine Negatorschaltung, dagegen ein Ausgang der zweiten Auswerteschaltung direkt
mit jeweils
einem Eingang einer Und-Schaltung verbunden ist, an
deren Ausgang das Signal abgegriffen werden kann.
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Die schaltungstechnische Ausbildung der Auswerteschaltungen erfolgt
zweckmäßigerweise als Transistorschaltstufen, in deren Basis-Spannungsteiler jeweils
eine der Gruppen fotoelektrischer Bauelemente eingefügt ist.
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Besonders in den Fällen, in denen die von der Lichtschranke abgeleiteten
Signale zur Steuerung von S-tellgliedern mit verhältnismäßig großem Energiebedarf
dienen, erweist es sich als vorteilhaft, in die Wransistor-Schaltstufen Relais einzufügen,
über deren Kontakte die Stellglieder gesteuert werden können. Zweckmäßigerweise
werden dann weitere Kontakte dieser Relais zur logischen Steuerung der ersten Auswerteschaltung
herangezogen. Eine derartige logische Steuerung kann dann mit optimal geringem Aufwand
durch eine Reihenschaltung je eines Kontaktes der beiden in der ersten und zweiten
Auswertes cha ltung gelegenen Relais realisiert werden. In den Fällen, in denen
die zweite Auswerteschaltung zuerst anspricht, wird die ethenschaltung wirksam und
schließt die im Basis-Spannungsteiler der ersten Auswerteschaltung liegende Gruppe
fotoelekfrischer Bauelemente kurz, so daß das Ansprechen der ersten Schaltatufe
bei der nachfolgenden Beeinflussung der in der ersten Gruppe enthaltenen fotoelektrischen
Bauelemente unterbleibt. Um definierte Ansprechverhältnisse zu erzielen und weitestgehend
gegen Umlichteinflüsse und Schwankungen der Versorgungsspannung unabhängig zu werden,
sieht eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lichtschranke
den Einsatz nichtlinearer Widerstände in den Basiskreisen der Transistorschaltstufen
vor. Besonders geeignet hicrfür sind die mit einer scharf geknickten Kennlinie ausgestatteten
Zenerdioden.
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Die Erfindung wird anhand der Figuren 1 bis 3 erläutert, wobei die
Figur 1 in schematischer Darstellung eine Lichtschranke mit einer aus zwei fotoelektrischen
Bauelementen stehenden Empfangseinrichtung zeigt, während in der Figur 2 die Abhängigkeit
der Größe des Einflußwinkels von der Zahl und den äußeren Abmessungen der fotoelektroischen
Bauelemente verdeutlicht ist.
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In der Figur 3 ist eine Anschlußschaltung mit zwei jeweils ein fotoclektrisches
Bauelement aufweisenden Auswerte-Schaltungen dargestellt.
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Din in der Figur 1 dargestellte Lichtschranke besteht im wescntlichen
aus der Lichtquelle L, der fotoelektrischen Empfangseinrichtung FE und der Anschlußschaltung
AS. Im @orliegenden Fall enthält die fotoelektrische Empfangscinrichtung FE zwei
fotoelektrische Bauelemente FB1 und FB2, die elektrisch mit der Anschlußschaltung
AS verbunden sind Die mit dem Pfeil I bezeichnete Richtung eines in den Bereich
der Lichtschranke eintretenden Körpers führt am Aus-@ang zu einem Signal, während
die mit dem Pfeil II dargestellte Richtung eines bewegten Körpers zu keinem Ausgangssignal
führt.
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Der Figur 2 ist zu entnehmen, wie mittels der Anzahl, der inordnung
und der äußeren Abmessungen der fotoelektrischen Bauelemente FB1, FB2 und FB3 der
Einflußwinkel der Lichtschranke variiert werden kann. Beim Vorhandensein von zwei
fotoclektrischen Bauelementen FB1 und FB 2 in dargestellter Größe ergibt sich der
Einflußwinkel α 17 der bei symmetrischer Anordnung dreier fotoelektrischer
Bauelemente FB1 bis FB3 auf den Winkel # 2 verkleinert werden kann.
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Bs ist leicht einzusehen, daß durch Einsatz weiterer fotoelektrischer
Bauelemente bzw. durch Veränderung der Anordnung derselben der Einflußwinkel weiter
verringert werden Icann, so daß letztendlich keine Manipulationen an der Lichtschranke
mehr möglich sind.
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Dic in der Figur 3 dargestellte Anschlußschaltung AS weist die beiden
Auswerteschaltungen ASl und A32 auf, die diö fotoelektrischen Bauelemente FW1 bzw.
FW2 aufnehmen, die im vorliegenden Fall als Fotowiderstände ausgebildet sind.
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Bei Vorhandensein weiterer fotoelektrischer Bauelemente könnten diese
zu den vorhandenen Bauelementen FW1 bzw. FW2 entsprechend parallelgeschaltet werden.
Beide Fotowiderstände FW1 und FW2 sind jeweils in die aus den Widerständen R11 und
R12 bzw. R21 und R22 bestehenden Basis-Spannungsteilerkreise der Transistoren T1
bzw. T2 eingefügt, in deren Basiskreis die Zenerdioden Z1 bzw. 2 zur ielung einer
ausgeprägten Ansprechschwelle liegen. Im Kollektorkreis der beiden Transistoren
T1 bzw. T2 liegen die Steuerrelais SR1 bzw. SR2, die in bekannter Weise durch Dioden
D1 bzw. D2 überbrückt sind.
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nic Anschlußschaltung AS ist so ausgelegt, daß am Ausgang A ein Signal
nur dann erscheint, wenn der Fotowiderstand FW1 vor dem Fotowiderstand FW2 beeinflußt
wird. Der Anlaßkontakt a dient beispielsweise dazu, nur in durch ein bestimmtes
Steuerprogramm festgelegten Zeiten die Anschlußschaltung wirksam werden zu lassen.
Bei geschlossenem Anlaßkontakt a und beleuchteten Fotowiderständen PW1 und FW2 sind
die Transistoren T1 und T2 der Anschlußschaltungen AS1 und AS2 durchgeschaltet,
so daß beide Relais SR1 und SR2 erregt sind. Wird der Fotowiderstand FW1 durch einen
ankommenden Körper vcrdunlcelt, so steigt; die Spannung an ihm an und der Transistor
T1 wird gesperrt, so daß das Relais SR1 abfällt und über seinen Kontakt 1sr1 am
Ausgang ein Signal erscheint. Die nachfolgende Verdunkelung des Fotowiderstandes
FW2 führt zum Abfall des Relais SR2 und damit sum Schließen des Kontaktes sr2, der
aber bezüglich des Fotowiderstandes FW1 unwirksam bleibt, da der Kontakt s' 1 nach
Abfall des Relais SR1 geöffnet ist.
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Wenn ein Körper aus umgekehrter liichtung in dcn Bereich der Lichtschranke
eintritt, wird zunächst der Fotowiders-tand FW2 verdunkelt, was - wie eben beschrieben
- zur Aberregung des Relais SR2 und damit zuin Schließen des Kontaktes sr2 führt.
Da das Relais SR1 der Auswerteschaltung AS1 noch erregt ist und somit der Kontakt
sri desselben noch geschlossen ist, besteht über die Reihenschaltung der Kontakte
sr1 und sr2 sowie über die Emitterleitung des Transistors T1 ein Kurzschluß für
den Fotowiderstand- FW1, so daß sich dessen nachfolgendc Verdunkelung nicht auf
den Transistor T1 auswirken kann. Es unterbleibt somit ein Signal am Ausgang A.
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Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Lichtschranke insbesondere
durch den Einsatz mehrerer fotoelektrischer Bauelemente innerhalb der fotoelektrischen
Empfangseinrichtung der Lichtschranke neue Einsatzmöglichkeiten bzw verbesserte
Einsatzbedingungen für Lichtschranken.
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11 Ansprüche 3 Figuren