DE19613940A1 - Verfahren zur Elimination von Störsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Elimination von Störsignalen bei einer Lichtschranke.

Eine derartige Lichtschranke ist aus der DE-PS 43 23 910 bekannt. Der Sender sendet periodisch Lichtimpulse mit einer definierten Pulsdauer und einer darauf­ folgenden Sendepause aus. Dem Empfänger ist ein Zähler nachgeschaltet, in dem die auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse gezählt werden. Der Zähler ist an eine mehrkanalige Auswerteeinheit angeschlossen. Jeder Kanal weist einen Ausgang auf, der auf eine Logikeinheit geführt ist.

In Abhängigkeit der Anzahl der registrierten Lichtimpulse erfolgen an den Aus­ gängen der Kanäle für definierte Zeitintervalle Signalwechsel, die in der Logik­ einheit so verarbeitet werden, daß an deren Ausgang eine Signalfolge mit einem definierten Puls-Pausen-Verhältnis vorliegt. Diese Signalfolge kann in eindeuti­ ger Weise der vom Sender emittierten Lichtimpulsfolge zugeordnet werden. Bei Auftreten von internen oder externen Störungen wird das Puls-Pausen-Verhältnis der Signalfolge geändert, wodurch eine Störung erkannt werden kann.

Eine derartige mehrkanalige Auswertung von Empfangssignalen ist inbesondere geeignet, um mit großer Sicherheit eventuell intern auftretende Bauteilfehler zu erkennen. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn derartige Licht­ schranken im Bereich des Personenschutzes eingesetzt werden sollen, wo sehr hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Die Auswerteeinheit, die die ge­ forderte Sicherheit gewährleistet, ist entsprechend aufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen störungsfreien Betrieb einer Lichtschranke der eingangs genannten Art zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dungen sind in den Ansprüchen 2-13 beschrieben.

Erfindungsgemäß werden die auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse nur während vorgegebener Zeitintervalle T_E ausgewertet, deren Dauer an die Länge der Zeitintervalle T_S, innerhalb derer vom Sender die Folgen von Lichtimpulsen ausgesendet werden, angepaßt ist.

Das Zeitintervall T_E wird in der Auswerteeinheit geöffnet, sobald ein Lichtim­ puls auf den Empfänger trifft und dort registriert wird. Dabei kann der Lichtim­ puls vom Sender emittiert worden sein oder es kann ein von einer Störquelle emittierter Lichtimpuls sein.

Die Trennung von Störimpulsen und Nutzsignalen, welche vom Sender emittiert werden, erfolgt in der Auswerteinheit. Hierzu wird in der Auswerteeinheit die Anzahl der Lichtimpulse, die während der Zeitintervalle T_E registriert werden, bewertet.

Da das Zeitintervall T_E nur unwesentlich größer als das Zeitintervall T_S ist, liegt mit großer Sicherheit ein störungsfreier Empfang einer innerhalb T_S sendeseitig emittierten Folge von N_S Lichtimpulsen vor, wenn genau dieselbe Anzahl von N_S Lichtimpulsen innerhalb des Zeitintervalls T_E registriert ist. Ist dies der Fall, wird über die Auswerteeinheit der Schaltzustand "Lichtweg frei" gesetzt, falls sich zuvor die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" befand.

Würde innerhalb das Zeitintervalls T_E zusätzlich ein Störlichtimpuls auf den Empfänger treffen, so würde der Empfang der Lichtimpulse nur dann als störungsfrei bewertet werden, wenn innerhalb desselben Zeitintervalls T_E genau einer der vom Sender emittierten Lichtimpulse nicht auf den Empfänger treffen würde, so daß in der Auswerteeinheit wiederum die Anzahl von N_S Lichtimpul­ sen registriert werden würde. Ein derartiges Zusammentreffen zweier zufälliger Ereignisse ist jedoch sehr unwahrscheinlich zumal das Zeitintervall T_E an das Zeitintervall T_S angepaßt ist.

Befindet sich die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg frei", d. h. es be­ findet sich kein Gegenstand im Strahlengang zwischen Sender und Empfänger, so erfolgt die Auswertung der auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse auf eine andere Weise.

In diesem Fall werden während eines Zeitintervalles T_I, welches größer oder gleich der Periodendauer T = T_S + T_P ist, die innerhalb des Zeitintervalls T_E oder der Zeitintervalle T_E auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse jeweils mit einem Sollwert N_min verglichen. Der Sollwert liegt im Bereich 0,5 · N_S < N_min N_S.

In der Auswerteeinheit wird geprüft, ob in wenigstens einem der innerhalb des Zeitintervalls T_I liegenden Zeitintervalle T_E wenigstens N_min Lichtimpulse registriert werden. Ist dies der Fall, so verbleibt die Lichtschranke im Schaltzu­ stand "Lichtweg frei". Vorteilhafterweise wird das Zeitintervall T_I vorzeitig ge­ schlossen, sobald während eines Zeitintervalls T_E wenigstens N_min Lichtimpulse registriert wurden. Bei Schließen wird das Zeitintervall T_I sofort wieder von neuem geöffnet.

Damit kann erreicht werden, daß die Lichtschranke auch dann im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt, wenn die vom Sender emittierten Lichtimpulse nicht vollständig registriert werden. Voraussetzung ist lediglich, daß in einem Zeitin­ tervall T_E mehr als die Hälfte der Lichtimpulse einer vom Sender emittierten Folge registriert werden.

Vorteilhaft hierbei ist insbesondere, daß bei diesem fehlertoleranten Auswerte-Ver­ fahren einzelne, sporadisch auftretende Störungen den Schaltzustand der Lichtschranke nicht beeinflussen. Dies gewährleistet eine hohe Verfügbarkeit der Lichtschranke. Der Grad der Fehlertoleranz ist durch Vorgabe der Werte N_min und T_I einstellbar.

Dabei ist N_min so gewählt, daß der Anteil der vom Sender emittierten Lichtim­ pulse, welche in der Auswerteeinheit registriert werden, so groß ist, daß die in der Umgebung der Lichtschranke vorhandenen Störlichtquellen den Betrieb der Lichtschranke nicht beeinträchtigen.

Ist beispielsweise gewährleistet, daß in der Umgebung keine anderen Licht­ schranken angeordnet sind, und die vorhandenen Störquellen lediglich spora­ disch einzelne Lichtimpulse aus senden, so kann der Sollwert N_min sehr klein, vorzugsweise im Bereich 0,5-0,6 Ns gewählt werden. In diesem Fall ergibt sich eine große Fehlertoleranz bei der Auswertung und eine entsprechend hohe Verfügbarkeit beim Einsatz der Lichtschranke. In diesem Fall sind die Ein­ schaltbedingung, nämlich der Übergang vom Schaltzustand "Lichtweg nichtfrei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" sowie die Ausschaltbedingung stark un­ symmetrisch ausgebildet. Der Übergang in den Schaltzustand "Lichtweg frei" er­ folgt nur dann, wenn innerhalb des Zeitintervalls T_E exakt N_S Lichtimpulse re­ gistriert werden. Dadurch wird erreicht, daß das Zeitintervall T_E mit großer Sicherheit auf das sendeseitige Zeitintervall T_S synchronisiert wird. Demgegen­ über reicht es aus, die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtwegfrei" zu halten, wenn lediglich N_min (<N_S) Lichtimpulse während eines der innerhalb T_I liegen­ den Zeitintervalle T_E registriert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine "Ein­ schalthysterese", das heißt die Lichtschranke verbleibt auch bei kleinen Störun­ gen im Schaltzustand "Lichtweg frei", jedoch wechselt die Lichtschranke nicht in diesen Schaltzustand, wenn nur eine kleine Störung vorliegt.

Sind mehrere unterschiedliche Lichtschranken in einem engen Raumbereich an­ geordnet, so können sich diese gegenseitig beeinflussen. Üblicherweise senden die Sender der einzelnen Lichtschranken unterschiedliche Folgen von Lichtim­ pulsen aus. Die Anzahl und die Wiederholfrequenz der Lichtimpulse unter­ scheiden sich dabei je nach Einstellung des Senders.

Das Einstrahlen eines Senders einer ersten Lichtschranke auf den Empfänger einer zweiten Lichtschranke darf nicht zu einer Störung der zweiten Licht­ schranke führen.

Sind die von den unterschiedlichen Lichtschranken emittierten Lichtimpuls­ folgen so bekannt, so kann durch eine geeignete Wahl der Zeitintervalle T_E und T_I sowie des Sollwerts N_min eine gegenseitige Beeinflussung vermieden werden.

Sind die von den einzelnen Lichtschranken emittierten Lichtimpulsfolgen sehr ähnlich, so kann eine gegenseitige Beeinflussung dadurch vermieden werden, wenn N_min nahezu gleich groß ist wie die Anzahl der vom Sender emittierten Lichtimpulse N_S. Die Fehlertoleranz bei der Auswertung wird dann geringer, die Störsicherheit der Lichtschranke entsprechend größer. Die Störsicherheit wird dadurch noch erhöht, je genauer die Zeitintervalle T_E und T_S übereinstimmen. Zudem kann die Störsicherheit durch Verkleinern des Zeitintervalls T_I erhöht werden.

Im Extremfall wird N_min = N_S und T_I = T gewählt, so daß die Lichtschranke nur dann im Schaltzustand "Lichtwegfrei" verbleibt, falls innerhalb jedes Zeitinter­ valls T_E genau die vom Sender emittierte Anzahl von Lichtimpulsen empfangen wird.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß keine Synchronisation des Senders und des Empfängers des Lichtschranke not­ wendig ist. Die auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse werden jeweils innerhalb des Zeitintervalls T_E ausgewertet. Dabei wird das Zeitintervall T_E durch einen beliebigen Lichtimpuls geöffnet. Wurde das Zeitintervall T_E durch einen Störimpuls geöffnet, so liegt die Anzahl der in diesem Intervall registrier­ ten Lichtimpulse unterhalb dem Sollwert N_min, so daß die Lichtschranke in den Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" wechselt oder in diesem verbleibt.

Treffen danach Lichtimpulse, welche vom Sender emittiert werden auf den Empfänger, so wird das Zeitintervall T_E von neuem geöffnet und die Lichtim­ pulse werden in der Auswerteeinheit registriert, so daß die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt, falls zuvor derselbe Schaltzustand vor­ lag.

Zweckmäßigerweise sind die Pausen T_P zwischen den einzelnen Lichtimpulsen erheblich größer als die Zeitintervalle T_S, innerhalb derer die Sende-Lichtim­ pulse emittiert werden. Dadurch ist gewährleistet, daß mit einer großen Wahr­ scheinlichkeit das Zeitintervall durch einen ersten Lichtimpuls einer Sendelicht­ impulsfolge geöffnet wird und nicht bereits durch einen vorliegenden Störimpuls einer benachbarten Lichtschranke oder dergleichen bereits geöffnet ist.

Somit ist gewährleistet, daß empfangsseitig das Zeitintervall T_E synchron zum Sender-Zeitintervall T_S geöffnet wird. Dies bedeutet, daß allein durch die emp­ fangsseitig vorgesehene Auswertemethode ein synchroner Betrieb der Licht­ schranke erhalten wird.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung einer Lichtschranke,

Fig. 2-5 Impulsdiagramme für die Lichtschranke bei unterschiedlichen Umgebungseinflüssen,
a) Vom Sender emittierte Lichtimpulse,
b) Auswertung der auf den Empfänger auftreffenden Licht­ impulse,
c) Schaltzustand der Lichtschranke.

In Fig. 1 ist eine Lichtschranke 1 mit einem Sender 2 und einem Empfänger 3 dargestellt. Der Sender 2 und der Empfänger 3 sind jeweils in einem Gehäuse 4, 4′ integriert und in Abstand zueinander angeordnet. Der Sender 2, der bei­ spielsweise von einer Leuchtdiode gebildet ist, emittiert Sendelicht 5 in Form von Lichtimpulsen. Das Sendelicht 5 wird von einer dem Sender 2 nachgeord­ neten Sendeoptik 6 fokussiert und durchdringt ein Austrittsfenster 7, welches in einer Wand des Gehäuses 4 angeordnet ist.

Ist der Strahlengang zwischen Sender 2 und Empfänger 3 frei, so durchdringt das Sendelicht 5 ein Austrittsfenster 8 in der Wand des Gehäuses 4′ und wird über eine Empfangsoptik 9 auf den Empfänger 3 fokussiert.

Der Empfänger 3 ist beispielsweise als Photodiode ausgebildet und wandelt die auftreffenden Lichtimpulse in eine elektrische Signalfolge. Diese Empfangs­ signale werden einem Komparator 10 zugeführt, der kleine Störsignale ausfiltert. Der Ausgang des Komparators 10 ist auf eine Auswerteeinheit 11 geführt, die im vorliegenden Fall als Microcontroller ausgebildet ist. Alternativ kann die Auswerteeinheit 11 in einem diskreten Schaltungsaufbau realisiert sein. Die am Ausgang des Komparators 10 anstehenden Empfangssignale werden über einen Eingang des Microcontrollers eingelesen.

Die Funktionsweise der Lichtschranke 1 wird im folgenden anhand der Fig. 2-5 erläutert.

In Fig. 2 ist der störungsfreie Betrieb der Lichtschranke 1 bei freiem Strahlen­ gang dargestellt.

Der Sender 2 emittiert periodisch Folgen von Lichtimpulsen, gefolgt von einer Sendepause (Fig. 2a). Die Lichtimpulse einer Folge werden innerhalb eines Zeitintervalls T_S emittiert. Die Länge der darauffolgenden Sendepause beträgt T_P. Die Periodendauer T der Emission der Folgen von Lichtimpulsen beträgt demzufolge T = T_S + T_P. Eine Folge von Lichtimpulsen umfaßt eine Anzahl von N_S Einzel-Lichtimpulsen. Die Dauer eines Lichtimpulses beträgt t_s. Die Länge der Pause zwischen zwei Lichtimpulsen beträgt t_p.

Zweckmäßigerweise sind die Dauer der Einzel-Lichtimpulse t_s und die Pause t_p für sämtliche Folgen konstant. Die Anzahl N_S der Lichtimpulse liegt vorzugs­ weise im Bereich 4 N_S 10. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt N_S = 5.

Die Länge der Sendepause T_P ist erheblich größer als die Länge des Zeitinter­ valls T_S. Zweckmäßigerweise liegt T_S im Bereich 10 T_S 30 µs, das Zeitinter­ vall T_P liegt demgegenüber im Bereich 400 µs T_P 600 µs.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt t_s = t_p = 2 µs, so daß T_S = 18 µs beträgt. Die Länge der Sendepause beträgt etwa 500 µs.

In Fig. 2b sind die auf den Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse darge­ stellt. Da im Strahlengang der Lichtschranke 1 kein Gegenstand angeordnet ist, treffen sämtliche vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse auf den Empfänger 3. Im dargestellten störungsfreien Betrieb der Lichtschranke 1 treffen außer diesen Lichtimpulsen keine weiteren Lichtimpulse auf den Empfänger 3.

Die auf den Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse werden in der vom Micro­ controller gebildeten Auswerteeinheit 11 nur während vorgegebenen Zeitinter­ valle T_E ausgewertet. Das Öffnen und Schließen derartiger Zeitintervalle erfolgt über Setzen und Rücksetzen hierfür vorgesehener Flags in der Software des Microcontrollers. Durch Setzen eines Flags wird das Zeitintervall T_E geöffnet. Das Zeitintervall T_E weist eine fest vorgegebene Länge auf. Die Länge ist beispielsweise in einem Register des Microcontrollers ab gespeichert. Nach Ab­ lauf der Dauer des Zeitintervalls T_E wird dieses durch Rücksetzen des Flags ge­ schlossen. Die Auswertung der auf den Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse erfolgt nur solange das Flag im Microcontroller gesetzt ist.

Die Länge des Zeitintervalls T_E ist an die Länge des Zeitintervalls T_S angepaßt. T_E ist so gewählt, daß dessen Länge nur geringfügig größer als T_S ist. Im vorlie­ genden Ausführungsbeispiel beträgt die Dauer des Zeitintervalls T_E = 19 µs.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird das Zeitintervall T_E dann geöffnet, sobald ein erster Lichtimpuls im Empfänger 3 registriert wird. Dabei ist es unerheblich, ob der Lichtimpuls vom Sender 2 emittiert wurde oder von einer Störquelle stammt. Im vorliegenden Fall wurde der Lichtimpuls vom Sender 2 emittiert. Während des Zeitintervalls T_E wird registriert wieviele Lichtimpulse innerhalb des Zeitintervalls T_E auf den Empfänger 3 auftreffen. Die Anzahl der so regi­ strierten Lichtimpulse wird im Microcontroller mit der vom Sender 2 emittierten Anzahl N_S von Lichtimpulsen verglichen.

Die Auswertung ist dabei abhängig vom Schaltzustand in dem sich die Licht­ schranke 1 befindet.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten Fall befindet sich die Lichtschranke 1 vor der Emission der ersten Folge von Sende-Lichtimpulsen im Schaltzustand "Lichtweg nicht frei". Dieser Schaltzustand liegt beispielsweise bei Einschalten der Licht­ schranke 1 vor.

Sämtliche N_S = 5 Lichtimpulse der ersten vom Sender 2 emittierten Folge treffen auf den Empfänger 3. Demzufolge werden während des Zeitintervalls T_E genau N_S Lichtimpulse registriert. Dies ist die Bedingung, die erfüllt sein muß damit die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt. Der Wechsel des Schaltzustandes erfolgt unmittelbar nach Schließen des Zeitinter­ valls T_E durch den Microcontroller.

Während für den Übergang der Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei" gefordert wird, daß während eines Zeitintervalls T_E exakt N_S Lichtimpulse registriert werden, ist die Bedingung dafür, daß die Lichtschranke 1 in diesem Schaltzustand verbleibt wie folgt definiert:
Während eines vorgegebenen Zeitintervalls T_I, welches größer oder gleich der Periodendauer T = T_S + T_P ist, müssen empfangsseitig innerhalb wenigstens eines Zeitintervalls T_E wenigstens N_min Lichtimpulse registriert werden, wobei N_min im Bereich 0,5 N_S N_min N_S liegt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt N_min = 0,6 N_S = 3. Dies bedeutet, daß lediglich drei von fünf sendeseitig emittierten Lichtimpulsen innerhalb der Zeitintervalle T_E registriert werden müssen, damit die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist diese Bedingung für die zweite und dritte vom Sender 2 emittierte Folge erfüllt. Das Intervall T_I innerhalb dessen diese Auswertung erfolgt liegt im Bereich T T_I 3T. Im vorliegenden Aus­ führungsbeispiel beträgt T_I = 2 · T. Das Intervall T_I wird mit Schließen des Zeit­ intervalls T_E, innerhalb dessen N_S Lichtimpulse registriert wurden, zum ersten Mal geöffnet. Dies bedeutet, daß das Zeitintervall T_I beim Übergang des Schalt­ zustands "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" zum ersten Mal geöffnet wird. Innerhalb des zweiten Zeitintervalls T_E werden wiederum N_S Lichtimpulse registriert. Da somit mehr als N_min Lichtimpulse registriert wurden, verbleibt die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtwegfrei". Sobald das zweite Zeitintervall T_E geschlossen ist, wird auch das Zeitintervall T_I vorzeitig ge­ schlossen und von neuem geöffnet. Dies bewirkt vorteilhafterweise, daß für die nachfolgend zu registrierenden Lichtimpulse wieder das vollständige Zeitinter­ vall T_I zur Verfügung steht.

Die Lichtschranke verbleibt dabei im Schaltzustand "Lichtweg frei". Wären innerhalb des zweiten Zeitintervalls T_E weniger als N_min Lichtimpulse registriert worden, bliebe das Zeitintervall T_I weiter geöffnet, wobei sich der Schaltzustand der Lichtschranke nicht ändern würde.

Während des dritten Zeitintervalls T_E werden nochmals N_S Lichtimpulse regi­ striert, so daß das Zeitintervall T_I nochmals vorzeitig geschlossen und wieder geöffnet wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann an die vor­ genannte Bedingung, daß die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtwegfrei" verbleibt, die zusätzliche Bedingung geknüpft sein, daß innerhalb des Zeitinter­ valles T_I nicht mehr als N_max Lichtimpulse während wenigstens eines Zeitinter­ valles T_E registriert werden dürfen, wobei N_max < N_S ist und vorzugsweise im Bereich N_S < N_max 1,2 N_S liegt. Mit dieser Bedingung wird der Fall ausge­ schlossen, daß die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt, wenn während der Zeitintervalle T_E zusätzlich zu den Sende- und Lichtimpulsen Störimpulse empfangen werden. Die Grenze der zulässigen Störimpulse kann durch eine geeignete Wahl von T_I und N_max über den Microcontroller vorgege­ ben werden. Außer den vorgenannten Größen sind selbstverständlich auch N_min und T_E über den Microcontroller einstellbar.

In Fig. 3 ist ein Fall dargestellt, welcher der Situation in Fig. 2 weitgehend entspricht. Der einzige Unterschied gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Situation besteht darin, daß von den vom Sender 2 emittierten Lichtimpulsen der ersten und dritten Folge jeweils ein Lichtimpuls nicht empfangen wird, was beispielsweise durch eine kurzzeitige Abdunklung des Senders 2 hervorgerufen werden kann.

Vor Beginn der ersten Folge der Sende-Lichtimpulse befindet sich die Licht­ schranke 1 Schaltzustand "Lichtweg nicht frei". Nach dem im ersten Zeitintervall in der Auswerteeinheit 11 nicht exakt N_S = 5 Lichtimpulse registriert wurden, verbleibt die Lichtschranke 1 auch nach dem Schließen des ersten Zeitintervalls T_E im Schaltzustand "Lichtweg nicht frei".

Erst nachdem während des zweiten Zeitintervalls T_E in der Auswerteeinheit 11 genau N_S Lichtimpulse registriert wurden, wechselt die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei".

Da während des dritten Zeitintervalles T_E, welches innerhalb T_I liegt, die Min­ destzahl N_min der zu registrierenden Lichtimpulse erreicht wird, verbleibt die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei" obwohl die vollständige Anzahl der vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse empfangsseitig nicht regi­ striert wird. Nach Schließen des dritten Zeitintervalls T_E wird das Zeitintervall T_I wieder vorzeitig geschlossen und von neuem geöffnet.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Länge des Zeitin­ tervalls T_I gleich der Periodendauer T = T_S + T_P. Die Längen der Zeitintervalle T_S, T_P und T_E entsprechen dem in Fig. 2 dargestellten Fall.

Gemäß Fig. 4 ist zum Zeitpunkt T = 0 die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei". Das Zeitintervall T_I ist zu diesem Zeitpunkt geöffnet.

Bei Auftreffen des ersten Lichtimpulses der ersten dargestellten Folge von Sende-Lichtimpulsen auf den Empfänger 3 wird in der Auswerteeinheit 11 das Zeitintervall T_E geöffnet. Innerhalb des ersten Zeitintervalls T_E werden sämtliche vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse registriert. Da T_I = T ist, läuft das Zeit­ intervall T_I exakt bei Schließen des ersten Zeitintervalls T_E aus und wird darauf von neuem geöffnet.

Nach Schließen des Zeitintervalls T_E trifft innerhalb des Zeitintervalls T_I ein von einer Störquelle ausgesendeter Störlichtimpuls S auf den Empfänger 3. Da­ durch wird das Zeitintervall T_E von neuem geöffnet. Innerhalb dieses Zeitinter­ valls wird, jedoch nur der singuläre Störimpuls registriert. Da N_min = 3 beträgt, sind weniger als N_min Lichtimpulse innerhalb des Zeitintervalls T_E registriert worden. Dennoch verbleibt die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei", da das Zeitintervall T_I zu diesem Zeitpunkt noch nicht abgelaufen ist.

Innerhalb des dritten Zeitintervalls T_E werden die innerhalb der zweiten Folge vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse innerhalb des Zeitintervalls T_I registriert. Bei Ablauf des dritten Zeitintervalls T_E endet das Zeitintervall T_I und wird von neuem geöffnet. Dabei verbleibt die Lichtschranke 1 weiterhin im Schaltzustand "Lichtweg frei".

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, bleibt die Empfänger-Auswertung auf die vorn Sender 2 emittierten Lichtimpulse auch dann synchronisiert, wenn in den Sende­ pausen Störlichtimpulse auftreten. Vorteilhaft dabei ist, daß zur Synchronisation des Sende- und Empfangsbetriebs der Lichtschranke 1 keinerlei Schaltungsauf­ wand notwendig ist.

Auch in der Auswerteeinheit 11 braucht kein Aufwand für die Synchronisation vorgesehen sein. Die Zeitintervalle T_E werden durch Auftreffen von Lichtimpul­ sen unabhängig davon geöffnet, ob die Lichtimpulse vom Sender oder von Stör­ quellen stammen.

Durch die beschriebene Auswertung wird der Schaltzustand der Lichtschranke 1 nur durch die vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse beeinflußt, nicht jedoch durch die Störimpulse, solange diese die durch N_min und gegebenenfalls durch N_max zulässigen Grenzwerte nicht überschreiten. Voraussetzung hierfür ist, daß innerhalb des Zeitintervalls T_E sämtliche oder die meisten Sende-Lichtimpulse empfangsseitig ausgewertet werden. Die Wahrscheinlichkeit hierfür ist dann sehr groß, wenn das Zeitintervall T_E durch einen vom Sender 2 emittierten Lichtimpuls geöffnet wird. Dies ist zum einen dadurch gewährleistet, daß das Zeitintervall T_E nahezu gleich groß ist wie das Zeitintervall T_S. Zudem ist die Sendepause T_P erheblich größer gewählt als T_S. Durch die lange Sendepause ist mit einer hohen Wahrscheinlichkeit gewährleistet, daß innerhalb eines Zeitinter­ valls T_E, welches durch einen Störlichtimpuls geöffnet wurde, nicht nachfolgend vom Sender 2 emittierte Lichtimpulse registriert werden. Diese Gefahr ist ins­ besondere bei Betrieb mehrerer sich gegenseitig beeinflussender Lichtschranken 1 gegeben, so daß in diesem Fall T_P erheblich größer als T_S zu wählen ist.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist wiederum die Länge des Zeitintervalls T_I gleich der Periodendauer T = T_S + T_P. Die Längen der Zeitin­ tervalle T_S, T_P und T_E entsprechen dem in Fig. 2 dargestellten Fall.

Zum Zeitpunkt T = 0 befindet sich die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg nicht frei". Während des ersten dargestellten Zeitintervalls T_E werden sämtliche vom Sender 2 emittierten N_S Lichtimpulse in der Auswerteeinheit 11 registriert, worauf die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt. Gleichzeitig wird das Zeitintervall T_I geöffnet. Unmittelbar danach wird der Lichtweg zwischen Sender 2 und Empfänger 2 unterbrochen und der Empfänger 3 von einer Störlichtquelle, welche im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel von einer anderen Lichtschranke 1 gebildet ist mit Störlichtimpulsen S be­ aufschlagt. Dies kann beispielsweise dadurch hervorgerufen werden, daß der Empfänger 3 durch Schlageinwirkung plötzlich dejustiert wird und auf den Sender 2 der die Störlichtquelle bildenden Lichtschranke 1 ausgerichtet ist.

Die Störlichtquelle sendet ebenso wie die Lichtschranke 1 Folgen von Lichtim­ pulsen aus. Dabei werden von der Störlichtquelle pro Folge zwei Lichtimpulse emittiert. Die Anzahl der Lichtimpulse pro Folge ist damit signifikant kleiner als die von der Lichtschranke 1 emittierte Anzahl N_S von Lichtimpulsen pro Folge, welche wiederum fünf beträgt.

Durch geeignete Vorgabe von N_min können die von der Störlichtquelle und von der Lichtschranke 1 emittierten Lichtimpulse unterschieden werden. Bei dem in Fig. 5 dargestellten Fall ist wiederum N_min = 3 gewählt.

Nachdem die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtwegfrei" übergegan­ gen ist, treffen in der Sendepause die beiden Lichtimpulse der von der Stör­ quelle emittierten Folge auf den Empfänger 3. Danach wird das Zeitintervall T_E geschlossen, wobei die Lichtschranke 1 noch im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt, obwohl innerhalb des Zeitintervalls T_E weniger als N_min Lichtimpulse registriert wurden. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Zeitintervall T_I, wel­ ches zeitgleich mit dem zweiten dargestellten Zeitintervall T_E geöffnet wurde, noch nicht geschlossen ist. Innerhalb des Zeitintervalls T_I treffen weitere zwei von der Störlichtquelle emittierte Lichtimpulse auf den Empfänger 3. Mit Auf­ treffen des ersten der beiden Störlichtimpulse wird demnach das dritte Zeitinter­ vall T_E geöffnet. Da während dieses Zeitintervalls wiederum weniger als N_min Lichtimpulse registriert werden und das Zeitintervall T_I bei Ablauf des Zeitinter­ valls T_E bereits geschlossen ist, wechselt die Lichtschranke 1 bei Schließen des Zeitintervalls T_E in den Schaltzustand "Lichtweg nicht frei". Diese Schaltzu­ standsänderung erfolgt, da während des Zeitintervalls T_I in keinem der Zeitinter­ valle T_E wenigstens N Lichtimpulse registriert wurden.

Aus dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ersichtlich, daß mit einer Verzögerungszeit in der Größenordnung von T_I der Schaltzustand der Lichtschranke 1 in der Auswerteeinheit 11 auch dann korrekt bestimmt wird, wenn die Lichtschranke 1 mit Störsignalen beaufschlagt wird.

Claims (14)

1. Verfahren zur Elimination von Störsignalen bei einer zwei Schaltzustände "Lichtweg frei" und "Lichtweg nicht frei" aufweisenden Lichtschranke (1) mit einem Sender (2), einem Empfänger (3) und einer an den Empfänger (3) angeschlossenen Auswerteeinheit (11), wobei der Sender (2) perio­ disch Folgen von Lichtimpulsen und einer darauffolgenden Sendepause T_P aussendet, wobei eine Folge eine vorgegebene Anzahl N_S von Lichtimpul­ sen umfaßt, welche innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls T_S emit­ tiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Empfänger (3) auftref­ fende Lichtimpulse nur während vorgegebener Zeitintervalle T_E ausgewer­ tet werden, wobei das Zeitintervall T_E geringfügig größer als das Zeitinter­ vall T_S ist und wobei das Zeitintervall T_E dann geöffnet wird, sobald empfangsseitig ein Lichtimpuls registriert wird, daß der Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt, sobald innerhalb eines Zeitintervalls N_S Lichtimpulse registriert worden sind und daß die Lichtschranke (1) im Schaltzustand "Lichtwegfrei" ver­ bleibt, falls während eines vorgegebenen Zeitintervalls T_I, welches größer oder gleich der Periodendauer T = T_S + T_P ist, empfangsseitig innerhalb wenigstens eines Zeitintervalls T_E wenigstens N_min Lichtimpulse registriert werden, wobei 0,5 N_S < N_min N_S ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschran­ ke (1) im Schaltzustand "Lichtwegfrei" verbleibt, falls während des Zeit­ intervalls T_I innerhalb der Zeitintervalle T_E empfangsseitig jeweils höch­ stens N_max Lichtimpulse registriert werden, wobei N_max < N_S ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall T_I im Bereich T T_I 3 · T liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß N_min im Bereich 0,6 · N_S N_min 0,8 · N_S liegt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2-4, dadurch gekennzeichnet, daß N_max im Bereich von N_S < N_max 1,2 · N_S liegt.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Sender (2) emittierten Lichtimpulse innerhalb der Folgen dieselbe Pulsdauer t_s aufweisen.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pausen t_p zwischen den vom Sender (2) emittierten Lichtimpulsen identisch sind.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl N_S der vom Sender (2) innerhalb des Zeitintervalls T_S emittier­ ten Lichtimpulse im Bereich 4 N_S 10 liegt.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall T_S im Bereich 10 µs T_S 30 µs liegt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Sendepause T_P im Bereich 400 µs T 600 µs liegt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte N_max, N_min, T_E sowie T_I in der Auswerteeinheit (11) einstellbar sind.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall T_I vorzeitig geschlossen wird, sobald während eines Zeitintervalls T_E zum ersten Mal wenigstens N Lichtimpulse registriert wurden, und daß zu diesem Zeitpunkt das Zeitintervall T_I von neuem geöffnet wird.

13. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (2) und der Empfänger (3) jeweils in einem separaten Gehäuse (4, 4′) integriert sind, und daß die Auswerteeinheit (11) von einem im Gehäuse (4′) des Empfängers (3) inte­ grierten Microcontroller gebildet ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die am Aus­ gang des Empfängers (3) anstehenden Empfangssignale über einen Kompa­ rator (10) einem Eingang des Microcontrollers zugeführt werden.