DE19720176C1 - Verfahren zur Elimination von Störsignalen bei einer Lichtschranke - Google Patents

Description

Gegenstand des Hauptpatents (Patentanmeldung 196 13 940.6-52) ist ein Ver­ fahren zur Elimination von Störsignalen bei einer Lichtschranke.

Gemäß diesem Verfahren werden die auf den Empfänger der Lichtschranke auf­ treffenden Lichtimpulse nur während vorgegebener Zeitintervalle T_E ausgewer­ tet, deren Dauer an die Länge der Zeitintervalle T_s, innerhalb derer vom Sender die Folgen von Lichtimpulsen ausgesendet werden, angepaßt ist. Eine vom Sender emittierte Lichtimpulsfolge besteht aus N_S Einzellichtimpulsen der Länge t_s. Die Einzellichtimpulse t_s sind jeweils durch eine Pause t_p voneinander ge­ trennt.

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 Auswerteeinheit. 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 des Zeitintervalls T_E zusätzlich ein Störlichtimpuls auf den Empfänger treffen, so würde der Empfang der Lichtimpulse nur dann als stör­ ungsfrei 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 befin­ det 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 regi­ striert werden. Ist dies der Fall, so verbleibt die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg frei ". Vorteilhafterweise wird das Zeitintervall T_I vorzeitig geschlos­ sen, sobald während eines Zeitintervalls T_E wenigstens N_min Lichtimpulse regi­ striert 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- Verfahren 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 aussenden, so kann der Sollwert N_min sehr klein, vor­ zugsweise im Bereich 0,5-0,6 N_S gewählt werden. In diesem Fall ergibt sich eine große Fehlertoleranz bei der Auswertung und eine entsprechend hohe Ver­ fügbarkeit beim Einsatz der Lichtschranke. In diesem Fall sind die Einschalt­ bedingung, nämlich der Übergang vom Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" sowie die Ausschaltbedingung stark unsym­ metrisch ausgebildet. Der Übergang in den Schaltzustand "Lichtweg frei" erfolgt nur dann, wenn innerhalb des Zeitintervalls T_E exakt N_S Lichtimpulse registriert werden. Dadurch wird erreicht, daß das Zeitintervall T_E mit großer Sicherheit auf das sendeseitge Zeitintervall T_S synchronisiert wird. Demgegenüber reicht es aus, die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg frei" zu halten, wenn le­ diglich N_min (<N_S) Lichtimpulse während eines der innerhalb T_I liegenden Zeitintervalle T_E registriert werden. Auf diese Weise ergibt sich eine "Einschalt­ hysterese", das heißt die Lichtschranke verbleibt auch bei kleinen Störungen 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 Lichtimpulsfol­ gen 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 da­ durch noch erhöht, je genauer die Zeitintervalle T_E und T_S übereinstimmen. Zu­ dem 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 "Lichtweg frei" verbleibt, falls innerhalb jedes Zeitinter­ valls T_E genau die vom Sender emittierte Anzahl von Lichtimpulsen empfangen wird.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß keine Synchroni­ sation des Senders und des Empfängers der Lichtschranke notwendig ist. Die auf den Empfänger auftreffenden Lichtimpulse werden jeweils innerhalb des Zeitintervallls T_E ausgewertet. Dabei wird das Zeitintervall T_E durch einen be­ liebigen Lichtimpuls geöffnet. Wurde das Zeitintervall T_E durch einen Stör­ impuls geöffnet, so liegt die Anzahl der in diesem Intervall registrierten Licht­ impulse unterhalb dem Sollwert N_min, so daß die Lichtschranke in den Schaltzu­ stand "Lichtweg nicht frei" wechselt oder in diesem verbleibt.

Treffen danach Lichtimpulse, welche vom Sender emittiert werden auf den Emp­ fänger, so wird das Zeitintervall T_E von neuem geöffnet und die Lichtimpulse werden in der Auswerteeinheit registriert, so daß die Lichtschranke im Schaltzu­ stand "Lichtweg frei" verbleibt, falls zuvor derselbe Schaltzustand vorlag.

Ein fehlerfreier Betrieb der nach diesem Verfahren arbeitenden Lichtschranke ist dann nicht mehr gewährleistet, wenn ein Störsender Lichtimpulse deren Dauer und Pulsfolgefrequenz mit denen der vom Sender der Lichtschranke emittierten Lichtimpulse zumindest annähernd übereinstimmen.

Werden derartige Lichtimpulse vom Störsender beispielsweise ohne eine Sende­ pause T_P fortlaufend emittiert, so wird am Empfänger der Lichtschranke mit dem Empfang des ersten Störlicht-Impulses das Zeitintervall T_E geöffnet. Da die Frequenz der Störlichtimpulse mit der Frequenz der vom Sender emittierten Sendelichtimpulse übereinstimmt, fallen in das Zeitintervall T_E analog zum stör­ ungsfreien Betrieb N_S Lichtimpulse, so daß die Lichtschranke fälschlicherweise in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt. Falls daraufhin weiterhin inner­ halb der folgenden Zeitintervallle T_E hinreichend viele Störlichtimpulse regi­ striert werden, verbleibt die Lichtschranke aufgrund der Störlichteinstrahlung im Schaltzustand "Lichtweg frei".

Der Erfindung liegt in Weiterbildung des Gegenstands des Hauptpatents die Aufgabe zugrunde einen gegen Störeinflüsse weitgehend unempfindlichen Betrieb der Lichtschranke zu gewährleisten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Befindet sich die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" und wer­ den innerhalb eines ersten Zeitintervalls N_S Lichtimpulse empfangen, so erfolgt gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren noch kein Übergang in den Schaltzu­ stand "Lichtweg frei ", obwohl die Anzahl N_S der während T_E empfangenen Lichtimpulse der Anzahl der vom Sender während T_S emittierten Lichtimpulse entspricht.

Unmittelbar nach Schließen des ersten Zeitintervalles T_E wird ein Zeitintervall T_E2 geöffnet. Die Dauer dieses Zeitintervalls beträgt ein ganzzahliges Vielfaches der Periodendauer T, mit welcher sendeseitig die Lichtimpulse emittiert werden. Vorteilhafterweise wird das Zeitintervall T_E2 im Bereich 2T ≦ T_E2 ≦ 4T gewählt.

Ein Übergang in den Schaltzustand "Lichtweg frei" erfolgt erst dann, wenn in­ nerhalb des Zeitintervalls T_E2 = T * N, wobei N eine ganze Zahl mit N < 1 ist, genau N weitere Zeitintervalle T_E geöffnet werden und wenn innerhalb dieser Zeitintervalle T_E jeweils genau N_S Lichtimpulse registriert werden.

Durch diese Bedingung wird die Störunempfindlichkeit der Lichtschranke beträchtlich gesteigert.

Treffen beispielsweise Störsignalimpulse auf den Empfänger, deren Impulsfolge­ frequenz der Frequenz der vom Sender innerhalb einer Lichtimpulsfolge emit­ tierten Einzellichtimpulse entspricht, so können diese Störsignalimpulse mit großer Sicherheit ausgeblendet werden.

Voraussetzung hierfür ist lediglich, daß die Störsignalimpulse Folgen von Licht­ impulsen bilden, deren Puls-Pausen Verhältnis vom Puls-Pausen Verhältnis T_S/T_P der vom Sender emittierten Lichtimpulsfolge verschieden ist.

Der Grund hierfür liegt darin, daß das Zeitintervall T_E2 einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer T entspricht, so daß gilt T_E2 = T * N. Da für die Einschaltbedingung gefordert wird, daß innerhalb von T_E2 das Zeitintervall T_E genau N mal geöffnet wird, unterbleibt das Einschalten, wenn die Störsignalim­ pulse Lichtimpulsfolgen mit einem anderen Puls-Pausen Verhältnis bilden. Wer­ den die Störsignalimpulse beispielsweise kontinuierlich, ohne Pausen ausgesen­ det, so wird während des Zeitintervalls T_E2 das Zeitintervall T_E fortlaufend ge­ öffnet und geschlossen, so daß T_E während T_E2 erheblich öfter als N mal geöff­ net wird. Somit unterbleibt nach Ablauf von T_E2 der Übergang der Lichtschran­ ke in den Schaltzustand "Lichtweg frei ".

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 nachgeordne­ ten 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 Empfangssig­ nale 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 gößer 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 be­ trägt. 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 vorgegebener 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 bei­ spielsweise in einem Register des Microcontrollers abgespeichert. Nach Ablauf 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 ersten Zeitinter­ valls T_E genau N_S Lichtimpulse registriert. Unmittelbar nach Schließen des ersten Zeitintervalls T_E wird das Zeitintervall T_E2 geöffnet, dessen Länge einem ganzzahligen Vielfachen der Periodendauer T entspricht, Vorteihafterweise liegt die Länge N*T des Zeitintervalls T_E im Bereich 2T ≦ T_E ≦ 4T. Im vorliegenden Fall beträgt N = 2.

Während des Zeitintervalles T_E2 werden die auf den Empfänger 3 auftreffenden Lichtimpulse wiederum innerhalb von Zeitintervallen T_E registriert. Werden in­ nerhalb von T_E2 genau N Zeitintervalle T_E geöffnet, so weisen die empfangenen Lichtimpulsfolgen mit großer Sicherheit dasselbe Puls-Pausen-Verhaltnis wie die vom Sender 2 emittierten Lichtimpulsfolgen auf. Werden zudem jeweils inner­ halb jedes Zeitinervalls T_E genau N_S Lichtimpulse registriert, so liegt während T_E2 mit großer Sicherheit ein fehlerfreier Empfang der vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse vor, so daß nach Schließen von T_E2 die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt. Dies ist bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall.

Demgegenüber 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 müs­ sen, damit die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel ist diese Bedingung für die vierte und fünfte 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_E2 zum ersten Mal geöffnet. Dies bedeutet, daß das Zeitintervall T_I beim Übergang des Schaltzustands "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" zum ersten Mal geöffnet wird. Innerhalb des vierten Zeitinter­ valls T_E werden wiederum N_S Lichtimpulse registriert. Da somit mehr als N_min Lichtimpulse registriert wurden, verbleibt die Lichtschranke im Schaltzustand "Lichtweg frei". Sobald das vierte Zeitintervall T_E geschlossen ist, wird auch das Zeitintervall T_I vorzeitig geschlossen und von neuem geöffnet. Dies bewirkt vorteilhafterweise, daß für die nachfolgend zu registrierenden Lichtimpulse wieder das vollständige Zeitintervall T_I zur Verfügung steht.

Die Lichtschranke verbleibt dabei im Schaltzustand "Lichtweg frei ". Wären in­ nerhalb des vierten 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 fünften Zeitintervalls T_E werden nochmals N_S Lichtimpulse regi­ striert, so daß das Zeitintervall T_I nochmals vorzeitig geschlossen und wieder ge­ öffnet wird.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann an die vor­ genannte Bedingung, daß die Lichtschranke 1 im Schaltzustand "Lichtweg frei" 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 fünften 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". Nachdem 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, wird das Zeitintervall T_E2 geöffnet. Da innerhalb von T_E2 analog zu dem in Fig. 2 dargestellten Fall während zweier Zeitintervalle T_E jeweils N_S Lichtimpulse registriert werden, wechselt die Lichtschranke 1 unmittelbar nach Schließen von T_E2 in den Schaltzustand "Lichtweg frei ".

Da während des fünften 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 An­ zahl der vom Sender 2 emittierten Lichtimpulse empfangsseitig nicht registriert 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 Zeitinervalls 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 vom 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 insbe­ sondere 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 Zeit­ intervalle 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 wel­ ches innerhalb des Zeitintervalls T_E2 liegt werden sämtliche vom Sender 2 emit­ tierten N_S Lichtimpulse in der Auswerteeinheit 11 registriert. Worauf das Zeitin­ tervall T_E2 geschlossen wird und die Lichtschranke 1 in den Schaltzustand "Lichtweg frei" wechselt. Gleichzeitig wird das Zeitintervall T_I geöffnet. Unmit­ telbar danach wird der Lichtweg zwischen Sender 2 und Empfänger 3 unter­ brochen und der Empfänger 3 von einer Störlichtquelle, welche im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einer anderen Lichtschranke 1 gebildet ist mit Störlicht­ impulsen S beaufschlagt. Dies kann beispielsweise dadurch hervorgerufen wer­ den, 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 "Lichtweg frei" 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_min 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 (13)

1. Verfahren zur Elimination von Störsignalen bei einer zwei Schaltzustände "Lichtweg frei" und "Lichtweg nicht frei" aufweisenden Lichtschranke (1) mit einem periodisch betriebenen Sender (2), einem Empfänger (3) und einer an den Empfänger (3) angeschlossenen Auswerteeinheit (11), wobei der Sender (2) jeweils innerhalb einer Periode T eine Folge von Lichtimpulsen aussendet, denen sich eine Sendepause T_P anschließt, diese Folge aus einer vorgegebenen Anzahl N_S von Lichtimpulsen besteht, welche innerhalb eines vorgegebenen Zeitintervalls T_S emittiert werden, auf den Empfänger (3) auftreffende Lichtimpulse nur während vorgegebener Zeitintervalle T_E ausgewertet werden,
das Zeitintervall T_E geringfügig größer als das Zeitintervall T_S ist, das Zeitintervall T_E - ausgehend vom Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" - erstmals dann geöffnet wird, sobald empfangsseitig ein Lichtimpuls registriert wird,
der Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei" erst wechselt, nachdem N_S Lichtimpulse innerhalb eines Zeitintervalls T_E registriert worden sind, das Zeitintervall T_E im Schaltzustand "Lichtweg frei" jeweils nach seiner Beendigung geöffnet wird, sobald empfangsseitig ein Lichtimpuls registriert wird, und
die Lichtschranke (1) im Schaltzustand "Lichtweg frei" auch dann ver­ bleibt, wenn 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, nach Patent 196 13 940, gekennzeichnet durch die folgende zusätzliche Bedingung für den Wechsel vom Schaltzustand "Lichtweg nicht frei" in den Schaltzustand "Lichtweg frei":
innerhalb eines Zeitintervalls T_E2, welches unmittelbar nach Schließen des Zeitintervalls T_E geöffnet und nach einer fest vorgegebenen Zeitdauer N*T, wobei N eine ganze Zahl mit N < 1 ist, geschlossen wird, werden genau N weitere Zeitintervalle T_E geöffnet und innerhalb dieser Zeitinter­ valle T_E werden jeweils N_S Lichtimpulse registriert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Zeitintervalls T_E2 im Bereich 2T ≦ T_E2 ≦ 4T liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke (1) im Schaltzustand "Lichtweg frei" verbleibt, falls wäh­ rend des Zeitintervalls T_I innerhalb der Zeitintervalle T_E empfangsseitig jeweils höchstens N_max Lichtimpulse registriert werden, wobei N_max < N_S ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall T_I im Bereich T ≦ T_I ≦ 3 . T liegt.

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

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß N_max im Bereich von N_S < N_max 1,2 . N_S liegt.

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

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

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-8, 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.

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

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

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

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall T_I vorzeitig geschlossen wird, sobald während eines Zeit­ intervalls T_E zum ersten Mal wenigstens N_min Lichtimpulse registriert wurden, und daß zu diesem Zeitpunkt das Zeitintervall T_I von neuem ge­ öffnet wird.