DE1941905C3 - Lichtschrankengitter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtschrankengitter mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter periodisch betriebener Lichtsender, deren nebeneinanderliegende Lichtbündel gemeinsam einen zu überwachenden Flächenbereich überdecken, und einer an eine Auswerteschaltung angeschlossenen Lichtempfangsanordnung, welche die durch den Flächenbereich gegangenen Lichtbündel empfängt und beim Vorliegen eines Gegenstandes im Flächenbereich ein charakteristisches Signal abgibt.

Es ist bereits bekannt, einen Lichtstrahl mittels eines Schwing- oder Drehspiegeis in einer Ebene zu bewegen, so daß eine lückenlose Lichtfläche entsteht, die im allgemeinen als Lichtvorhang bezeichnet wird. Durch geeignete optische Mittel, zu denen im allgemeinen ein Retroreflektor gehört, wird das den Lichtvorhang ?ÄÄe ist es bereits bekanntgeworden mT PS 11 70 286) mehrere Lichtsender nebeneinander anzuordnen, so daß die von diesen Lichtsendern erzeugten Lichtbündel, die eng aneinanderfügen, zusammen einen Lichtvorhang bilden. Jedem Lichtsender ist dabei ein eigener photoelektrischer Empfanger zugeordnet Bei einer weiteren bekannten, nach diesem Prinzip arbeitenden Anordnung (Zeitschrift »Elektronik« Heft 8, 1963, S. 251), werden zahlreiche oarallelgeschaltete Lampen über einen gemeinsamen Lampentransformator vom Netz gespeist Auf der Empfangsseite sind zwei Gruppen von hintereinander geschalteten photoelektrischen Empfängern vorgesehen welche eine Überwachungsschaltung ansteuern. Nachteilig an dieser Gattung von Lichtgitterschranken ist daß so viele photoelektrische Empfanger wie Lichtsender vorgesehen sein müssen.

Die Erfindung hat das Ziel, ein Lichtschrankengitter der eingangs genannten Gattung zu schaffen welches mit wesentlich geringerem Aufwand herstellbar ist. eleichwohl aber sehr betriebssicher arbeitet und auch die Ermittlung der Lage oder Größe von in den Überwachungsbereich eingebrachten Gegenstanden

^8eZur^tLösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor daß ein die Lichtsender innerhalb einer Periode zeitlich nacheinander einschaltender Taktgeber, dessen Takt d.e Lage des jeweils eingeschalteten L.chtbündels gibt, vorgesehen ist und daß die von allen Lichtsendern ausgehenden Lichtbündel auf ein einziges photoelektrisches Wandlerelement lenkbar sind. Erfindungsgemaß genügt also ein einziges photoelektrisches Wandlerelement für die Bildung eines Uberwachungs- oder Meßsignales, wobei die erforderliche Signaltrennung dadurch ermöglicht wird, daß zu einem Zeitpunkt nur ein einziger Lichtsender eingeschaltet ist und der Taktgeber die Lage dieses Lichtbündels angibt. Trotz des wesentlich herabgesetzten Aufwandes ist somit eine eindeutige Zuordnung zwischen den vom Lichtsender ausgesandten Lichtbündeln und dem Uberwachungs- bzw Meßsignal möglich. Es können somit sowohl Lage als auch Größe von in den Uberwachungsbereich eingebrachten Gegenständen ermittelt werden. Gleichwohl ist eine einwandfreie Betriebssicherheit des Lichtschrankengitters gegeben, weil das zeitliche Nacheinandereinschalten die periodische Überwachung des gesamten Flächenbereiches gewährleistet.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform werden di" S-nder mittels eines Ringzählers getaktet, während als Sender bevorzugt Elektrolumineszenz-Zellen^nsbesondere an sich bekannte GaAs-Dioden (GB-PS 10 82 973), Verwendung finden.
Um alle Lichtbündel auf dem einen photoelektrischen

Wandlerelement zu vereinigen, ist nach einer bevorzugten Ausführungsform ein von den Lichtbündeln aller Lichtsender beaufschlagbarer, stabförmiger Lichtleiter vorgesehen, an dessen einer Stirnseite der photoelektrische Wandler angeordnet ist. In an sich bekannter Weise (DT-AS 12 U 421) wird das auf den Mantel des Lichtleiters fallende Licht durch Totalreflexion zu den Stirnseiten des Lichtleitstabes gelenkt.

Damit möglichst viel von dem auf dem Mantel des Lichtleiters auftreffenden Licht unter Winkeln der Totalreflexion in den Lichtleiter hineingestreut wird, isl dieser nach weiteren vorteilhaften Weiterbildungen so ausgebildet, daß er längs der ganzen Länge eine Nut aufweist, in der ein fluoreszierendes oder trübes Medium eingebettet ist, oder daß er einen sägezahnartigen Lichteintrittsbereich aufweist, der Im Querschnitt die Form eines Wulstes oder einer Nut hat, so daß die eintretenden Lichtstrahlen an der Wandung des Lichtleiters totalreflektiert werden und eine Komponente in Längsrichtung des Stabes erhalten.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt

Fig. 1 eine Lichtschranke verhältnismäßig großer Breite im Prinzip,

Fig. 2 verschiedene Formen des stabförmigen Lichtleiters im Querschnitt und

Fig.3 eine weitere Ausführungsform eines Lichtleiters im Längsschnitt.

Nach Fig. 1 wird das Licht einer Reihe nebeneinander angeordneter Lichtsender in der gezeigten Weise über Linsen 2 parallelgerichtet und über weitere Linsen 3 auf den Lichteintrittsbereich 5 eines stabförmigen Lichtleiters 4 konzentriert. Die Lichtstrahlen gelangen dann in bekannter Weise durch Totalreflexion an der Wandung des Lichtleiters zu dem photoelektrischen Wandlerelement 6. Diesem ist eine nicht dargestellte Auswerteschaltung nachgeschaltet. Das andere Ende des Lichtleitstabes 4 ist z. B. verspiegelt.

Die Lichtsender werden nacheinander zyklisch ein- und ausgeschaltet, z. B. mittels des schematisch dargestellten Ringzählers 7, so daß ein wanderndes Lichtbündel bzw. ein dynamischer Lichtvorhang entsteht. Damit lassen sich die Lagen oder Größen von Gegenständen, die sich in der Lichtfläche befinden, ermitteln. Der Ort der Lichtbündelverdunkelung ist gegeben durch den Takt des Ringzählers. Werden die Lichtbündel zweier oder mehrerer Lichtsender bei einem Fahrstrahldurchgang unterbrochen, so lassen sich z. B. durch Mittelwertbildung die entsprechenden Größen bestimmen. Die Anordnung der Sender und der Optiken ist nur schematisch dargestellt. In der Praxis werden diese so angeordnet, daß zwischen den

ίο einzelnen Lichtbündeln keine Lücke entsteht.

Ein derartiger Lichtvorhang kann z. B. ais photoelektrische Treffbildscheibe für Geschosse verwendet werden, wenn die Breite der Lichtbündel entsprechend klein und die Frequenz des Ringzählers entsprechend groß gewählt werden. Auch kann ein derartiger Lichtvorhang z. B. zur Breitenmessung von Textil- oder Papierbahnen verwendet werden.

In den F i g. 2a, b, c sind mögliche Ausführungsformen des stabförmigen Lichtleiters 4 im Querschnitt gezeigt.

Fig.2a zeigt einen Lichtleiter aus klarem, massivem Material, der in einer Längsnut 9 diffus strahlendes Material, z. B. fluoreszierendes Material, aufweist. Wenn die Nut an einer Stelle von einem Lichtstrahl (Pfeil) getroffen wird, emittiert dieses Material Fluoreszenz-

licht. Der größte Teil der Strahlung wird dann durch Totalreflexion zu den Enden des Leiters geleitet. Das diffus strahlende Material kann auch trübes Material sein, das die auftretenden Lichtstrahlen diffus in den Stab strahlt.

Bei der Anordnung nach F i g. 2b weist der Lichtleiter 4 als Lichteintrittsbereich eine Längswulst 11 auf, durch den das Licht derart in den Lichtleitstab eintreten kann, daß es beim Auftreffen auf die Wandung des Lichtleiters totalreflektiert wird.

In F i g. 2c ist statt des Längswuistes eine Längsnut 15 vorgesehen.

Bei den Anordnungen nach den F i g. 2b und 2c sollte auch dafür gesorgt werden, daß die Lichtstrahlen im Lichtleiter eine wesentliche Komponente in Längsrichtung des Stabes erhallen. Dies kann nach F i g. 3 dadurch geschehen, daß der Lichteintrittsbereich 14 in Längsrichtung sägezahnartig ausgebildet ist, so daß senkrecht auftreffende Strahlen durch die Brechung eine Komponente in Längsrichtung des Stabes erhalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Lichtschrankengitter mit einer Anzahl nebeneinander angeordneter periodisch betriebener Lichtsender, deren nebeneinanderliegende Lichtbündel gemeinsam einen zu überwachenden Flächenbereich überdecken, und einer an eine Auswerteschaltung angeschlossenen Lichtempfangsanordnung, welche die durch den Flächenbereich gegangenen Lichtbündel empfängt und beim Vorliegen eines Gegenstandes im Flächenbereich ein charakteristisches Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lichtsender (1) innerhalb einer Periode zeitlich nacheinander einschaltender Taktgeber (7), dessen Takt die Lage des jeweils eingeschalteten Lichtbündels gibt, vorgesehen ist und daß die von allen Lichtsendern ausgehenden Lichtbündel auf ein einziges photoelektrisches Wandlerelement (6) lenkbar sind.

2. Lichtschrankengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (1) mittels eines Ringzählers (7) getaktet werden.

3. Lichtschrankengitter nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender (1) Elektrolumineszenz-Zellen, insbesondere GaAs-Dioden, Verwendung finden.

4. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein von den Lichtbündeln aller Lichtsender beaufschlagbarer, stabförmiger Lichtleiter (4) vorgesehen ist, an dessen einer Stirnseite der photoelektrische Wandler (6) angeordnet ist.

5. Lichtschrankengitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Lichtleiter längs der ganzen Länge eine Nut (9) aufweist, in der ein fluoreszierendes Medium eingebettet ist.

6. Lichtschrankengitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Lichtleiter längs der ganzen Länge eine Nut (9) aufweist, in der ein trübes Medium eingebettet ist.

7. Lichtschrankengitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der stabförmige Lichtleiter einen sägezahnartigen Lichteintrittsbereich (14) aufweist, der im Querschnitt die Form eines Wulstes (11) oder einer Nut (15) hat, so daß die eintretenden Lichtstrahlen an der Wandung des Lichtleiters total reflektiert werden und eine Komponente in Längsrichtung des Stabes erhalten.

50 -nae Licht auf einen photoelektrischen geleiter (DT-PS 9 60 785 und 9 67 578). Bei derartigen Vorrichtungen wird es als nachteilig abgesehen, daß ein mechanisch ständig in Bewegung zu Saftendes Teil vorhanden sein muß. Auch d.e Uberstreiduing eines im wesentlichen rechteckform.gen Uberwachungsbereiches ist mit gewissem Aufwand verbunden. Sofern mit diesem bekannten Lichtvorhang d.e Lage oder die Größe von Gegenständen in der überwachten Fläche festgestellt werden soll, kommt die Schwierigkeit L₇U daß eine eindeutige Zuordnung zwischen der iewei'ligenVage des Fahrstrahls und der Winkelstellung der Lichtablenkvorrichtung, z.B. eines Spiegelrades, herbeigeführt werden muß, was nur mit relativ großem