DE19861128B4

DE19861128B4 - Optischer Türwächter

Info

Publication number: DE19861128B4
Application number: DE19861128A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dr. Müller
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2018-04-04

Abstract

Optischer Türwächter mit einer Sendelichtstrahlen emittierenden Sendeeinheit und einer Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit mehrere zeilenförmige Sendeelemente (13) aufweist, welche quer zu den Längsachsen untereinanderliegend angeordnet sind und eine Sendefläche bilden, welche einer Lichtleiterfläche in Abstand gegenübersteht, die von mehreren Lichtleiterstreifen (14) gebildet sind, deren Längsachsen parallel zueinander und senkrecht zu den Längsachsen der Sendeelemente (13) verlaufen, dass die Empfangseinheit von mehreren Empfängern (17) gebildet ist, welche zeilenförmig nebeneinanderliegend, in Reihe liegend mit den Sendeelementen (13) so angeordnet sind, dass jeweils ein Empfänger (17) auf einen der Lichtleiterstreifen (14) gerichtet ist und dass bei geschlossener Türe eine an der Türe befestigte Lochmaske (18) in den Zwischenraum zwischen Sendefläche und Lichtleiterfläche ragt, wobei die Lochmaske (18) eine erste Lochzeile aufweist, wobei vor jedem der Empfänger (17) jeweils ein Loch (19) dieser Lochzeile angeordnet ist und wobei weitere Lochzeilen vorgesehen sind, deren Löcher (19) jeweils vor einem Sendeelement...

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Türwächter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 44 12 653 C2 ist ein Zweidraht-Bussystem bekannt, an welches mehrere Sensoren mit analogen oder digitalen Schaltzuständen angeschlossen sind. Die Sensoren werden von einer redundanten Auswerteeinheit mit zwei Auswerteprozessoren gesteuert. Hierzu stimuliert einer der Auswerteprozessoren die Sensoren, indem jeweils eine Adresse an die betreffenden Sensoren ausgegeben wird. Zur Überprüfung der Funktion der Sensoren wird vom Auswerteprozessor ein Prüfwert, beispielsweise in Form einer Checksumme, an die Sensoren ausgegeben. Dieser Übertragungsprozess wird vom anderen Auswerteprozessor überwacht. Nach jedem Überprüfungszyklus wird zwischen den Auswerteprozessoren gewechselt. Zudem führen die Sensoren jeweils einen Selbsttest durch.

Bei diesem Bussystem ist zwar die Datenübertragung zwischen der Auswerteeinheit und den Sensoren überprüfbar. Zudem ist durch den Selbsttest der Sensoren überprüfbar, ob diese interne Gerätestörungen aufweisen. Jedoch sind die einzelnen Schaltzustände der Sensoren nicht auf ihre Fehlerfreiheit überprüfbar. Dies wäre jedoch notwendig, um derartige Bussysteme auch im Bereich des Personenschutzes einsetzen zu können. Damit bei derartigen Bussystemen die Sicherheitsanforderungen im Bereich des Personenschutzes erfüllbar sind, müssten sämtliche Sensoren selbst redundant und damit fehlersicher aufgebaut sein. Dies würde jedoch einen beträchtlichen schaltungstechnischen Aufwand bedeuten.

Die DE 37 00 617 A1 betrifft eine Signalschranken-Sicherheitsvorrichtung zwischen einem Rahmen-Bauteil und wenigstens einem zum Abdecken eines im Betrieb gefahrvollen Gerätes dienenden Abdeckungs-Bauteil, wobei das Abdeckungs-Bauteil wahlweise in eine Offenstellung bringbar ist, in welcher das Gerät zugänglich, jedoch abgeschaltet ist, mit einem bei geschlossenem Abdeckungs-Bauteil zwischen den Bauteilen und durch die Bauteile verlaufenden, bei geöffnetem Abdeckungs-Bauteil unterbrochenen Signalpfad zwischen einem Signalgeber und einem Signalempfänger und einer von dem Signalempfänger gesteuerten Schalteinrichtung für das Gerät, wobei das Signal vorzugsweise ein Lichtsignal ist, der Signalpfad vorzugsweise in dem Abdeckungs-Bauteil wenigstens einmal umgelenkt ist und vorzugsweise der Signalgeber und der Signalempfänger in dem Rahmen-Bauteil angeordnet ist, wobei der Signalgeber zum Aussenden eines kodierten Signals eingerichtet und der Signalempfänger selektiv auf die Kodierung abgestimmt ist.

Die DE 28 23 158 A1 betrifft einen Lochkartenleser zum Lesen von Lochkarten mit einer Mehrzahl von Spalten und Zeilen.

Der Lochkartenleser umfasst eine Basisplatte mit einer ersten und zweiten Fläche zum verschieblichen Aufnehmen der Lochkarte, wobei die Basisplatte an ihrer einen Kante eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten Datenabtastöffnungen, die in der Zahl der Zahl der Zeilen der Datenkarte entsprechen und etwa den gleichen Abstand zueinander haben wie die Zeilen der Datenkarte, sowie eine in der Mitte angeordnete Abtastimpulsöffnung aufweist.

Weiterhin ist ein mit der Lochkarte zusammenwirkender Abtastimpulsgenerator vorgesehen, der verschiebbar auf der Basisplatte angeordnet ist. Schließlich sind auf einer Schaltplatte angeordnete Lichtquellen und diesen zugeordnete Lichtsensoren vorgesehen, durch welche die Löcher der Lochkarte erfassbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Türwächter so auszubilden, dass dieser mit möglichst geringem Schaltungsaufwand die Sicherheitsanforderungen für den Einsatz im Personenschutz erfüllt.

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

Mit den erfindungsgemäßen Türwächtern wird insbesondere überprüft, ob Türen, die den Zugang zum Vorfeld eines Arbeitsgeräts bilden, geschlossen sind. Nur wenn dies der Fall ist, ist der Zugang zum Arbeitsgerät gesichert, so dass dieses in Betrieb gesetzt werden kann.

Die Türwächter erzeugen Signale mit einer individuellen Kodierung, falls die betreffende Türe geschlossen ist. Diese Signale werden über ein Bussystem übertragen.

Die gesamte Datenübertragung zwischen dem Master und den Slaves wird von einer an das Bussystem angeschlossenen redundanten Auswerteeinheit abgehört und überprüft. Die Auswerteeinheit hat innerhalb des Bussystems eine rein passive Kontrollfunktion. Sie erfüllt weder die Funktion eines Masters noch eines Slaves.

Das Arbeitsgerät wird über die Auswerteeinheit nur dann in Betrieb gesetzt, falls die individuellen Kodierungen sämtlicher Türwächter fehlerfrei erkannt werden.

Da die Überprüfung der Signale durch eine redundante Auswerteeinheit erfolgt, ist die für den Personenschutz geforderte Sicherheit gewährleistet. Besonders vorteilhaft dabei ist, daß die Signale der Sensoren jeweils eine individuelle Kodierung, vorzugsweise mit einer individuelle Zeitabhängigkeit, aufweisen, die den einzelnen Slaves eindeutig zugeordnet werden kann. Dadurch brauchen die Sensoren selbst nicht redundant aufgebaut sein. Die Überprüfung der individuellen Signale der Slaves durch die redundante Auswerteeinheit erfüllt das für den Personenschutz erforderliche Sicherheitsniveau.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
1: Blockschaltbild eines Sensor-Aktor-Bussystems.
2: Einzeldarstellung der Komponenten eines optischen Türwächters.
3: Schaltungsanordnung zur Ansteuerung des optischen Türwächters gemäß 2.
1 zeigt ein nach dem Master-Slave-Prinzip arbeitendes Sensor-Aktor-Bussystem 1. im vorliegenden Fall sind nur Sensoren 2 an das Bussystem 1 angeschlossen. Die Sensoren 2 bilden eine Anordnung zur Überwachung eines nicht dargestellten Arbeitsgeräts. Beispielsweise werden die Sensoren 2 zur Überwachung des Vorfelds des Arbeitsgerätes eingesetzt. Mit einer derartigen Zugangskontrolle kann überwacht werden, ob sich Personen unbefugt dem Arbeitsgerät nähern. Erfolgt ein derartiger Personeneingriff in das Vorfeld des Arbeitsgeräts, so wird das Arbeitsgerät aus Sicherheitsgründen abgeschaltet.
Die Sensoren 2 weisen vorzugsweise jeweils binäre Schaltzustände auf Nur dann, wenn sich sämtliche Sensoren 2 im Schaltzustand „0" befinden, welcher signalisiert, dass sich kein Objekt oder keine Person im Vorfeld des Arbeitsgeräts definiert, erfolgt die Freigabe für das Inbetriebsetzen des Arbeitsgerätes.
Die Sensoren 2 bilden die Slaves des Bussystems 1. Das Bussystem 1 wird vom Master, der von einer Steuereinheit 3, beispielsweise einer SPS-Steuerung, gebildet ist, zentral gesteuert. Der Master und die Slaves sind über Busleitungen 4 miteinander verbunden. Die Stromversorgung erfolgt über ein Netzteil 5.
Der Master fragt die einzelnen Slaves unter vorgegebenen Adressen zyklisch ab, worauf jeder Slave eine Antwort an den Master sendet.
Im vorliegenden Fall ist das Bussystem 1 vom ASi-Bussystem gebildet. Das ASi-Bussystem ist insbesondere für den Anschluß von binären Sensoren und Aktoren konzipiert. Die Funktionsweise des ASi-Bussystems ist in „ASI – Das Aktuator Sensor Interface für die Automation", Werner Kriesel, Otto W. Madelung, Carl Hanser Verlag, 1994 beschrieben, dessen Inhalt in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung miteinbezogen wird.
Beim ASi-Bussystem besteht ein Masteraufruf aus einem Startbit, einer 5 Bitbreiten Adresse, 2 Bit Steuerinformation, 4 Bit Nutzdaten sowie jeweils einem Paritäts- und Stopp-Bit. Die zugehörige Slaveantwort enthält ein Start-Bit, 4 Bit Nutzdaten sowie jeweils ein Paritäts- und Stopp-Bit. Ein Slave überprüft den empfangenen Masteraufruf anhand vorgegebener ASi-spezifischer Kodierungsregeln. Erkennt der Slave einen gültigen Masteraufruf, so sendet er eine entsprechende Antwort. In allen anderen Fällen antwortet er nicht. Ebenso verwirft der Master eine Slaveantwort, wenn sie den entsprechenden Kodierungsregeln nicht entspricht.
Die Daten sind Manchester-kodiert und werden als alternierende, sin²-förmige Spannungsimpulse über die Busleitungen 4 übertragen.
Hierzu ist dem Master eine Analogschaltung 6 nachgeordnet, welche ein jeweils nicht dargestelltes Sendeelement und ein Empfangselement aufweist. Im Sendeelement werden die binären Daten eines Masteraufrufs in eine Folge von sin²-förmigen Spannungsimpulse umgewandelt. Diese Signale werden über die Busleitungen 4 an die Slaves gesendet. Die von den Slaves über die Busleitungen 4 an den Master gesendeten Signale werden in dem Empfangselement in binäre Datenfolgen umgewandelt.
Jedem Slave ist ein Schnittstellenbaustein 7 zugeordnet, der in dem vorliegenden Beispiel von einem ASi-IC gebildet ist. Im Schnittstellenbaustein 7 werden die über die Busleitung 4 empfangenen Folgen von sin²-förmigen Spannungsimpulsen in binäre Daten gewandelt. Desweiteren wird im Schnittstellenbaustein 7 die in Form von binären Daten vorliegende Slaveantwort in eine Folge von sin²-förmigen Spannungsimpulsen und über die Busleitungen 4 an den Master gesendet.
Zur Überprüfung der über die Busleitungen 4 gesendeten Signale ist eine redundante Auswerteeinheit 8 mit zwei sich überwachenden Rechnereinheiten 9, 10 an das Bussystem 1 angeschlossen. Die Rechnereinheiten 9, 10 sind vorzugsweise von identisch aufgebauten Mikroprozessoren gebildet. Die Auswerteeinheit 8 bildet weder einen Master noch einen Slave sondern stellt einen rein passiven Busteilnehmer dar, der fortlaufend die auf den Busleitungen 4 übertragenen Signale abhört. Hierzu ist die Auswerteeinheit 8 an die Analogschaltung 6 angeschlossen. Die Signale des Empfangselements werden in die Rechnereinheiten 9, 10 der Auswerteeinheit 8 eingelesen und dort zyklisch miteinander verglichen.
Jede Rechnereinheit 9, 10 weist einen Ausgang 11, 12 auf, welcher an das Arbeitsgerät angeschlossen ist. Die Ausgänge 11, 12 sind als Relaisausgänge oder sichere, sich selbst überwachende Halbleiterausgänge ausgebildet. Über diese Ausgänge 11, 12 erfolgt die Inbetriebsetzung des Arbeitsgeräts, falls der Datenverkehr über die Busleitungen 4 fehlerfrei erfolgt und falls sich die einzelnen Sensoren 2 jeweils im Schaltzustand „0" befinden.
Die Sensoren 2 sind als Türwächter ausgebildet. Das zu überwachende Vorfeld des Arbeitsgeräts ist vorzugsweise von einem Zaun eingegrenzt, der das Vorfeld des Arbeitsgeräts gegen unbefugten Zugang sichert. Der Zugang zum Vorfeld erfolgt über mehrere Türen in dem Zaun. Jede Türe weist einen Türwächter auf. Mittels eines Türwächters wird geprüft, ob die jeweilige Türe geschlossen ist. Nur wenn gewährleistet ist, daß sämtliche Türen geschlossen sind, ist das Vorfeld des Arbeitsgeräts abgesichert, so daß das Arbeitsgerät in Betrieb gesetzt werden kann.
Ist eine Türe geschlossen, so sendet der entsprechende Türwächter ein dem Schaltzustand „0" entsprechendes Signal mit einer individuellen Kodierung an den Master und an die Auswerteeinheit 8. Nur wenn die Kodierungen sämtlicher Türwächter in der Auswerteeinheit 8 fehlerfrei registriert werden, erfolgt durch diese das Inbetriebsetzen des Arbeitsgeräts.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Türwächter als optische Türwächter ausgebildet. Der Aufbau dieser Türwächter ist in den 2 und 3 dargestellt.
Der optische Türwächter weist eine Sendelichtstrahlen emittierende Sendeeinheit und eine Empfangslichtstrahlen empfangende Empfangseinheit auf.
Die Sendeeinheit besteht aus mehreren zeilenförmigen Sendeelementen 13, wobei die Sendelichtstrahlen flächig über die gesamte Zeilenoberfläche abgestrahlt werden. Zur Unterdrückung von Fremdlichteinflüssen werden die Sendeelemente 13 im Pulsbetrieb betrieben.
Die Sendeelemente 13 sind quer zu deren Längsachsen untereinanderliegend angeordnet, so daß sich die einzelnen Zeilenoberflächen zu einer Sendefläche ergänzen, welche einer Lichtleiterfläche in Abstand gegenübersteht. Die Lichtleiterfläche wird von den Oberflächen mehrerer nebeneinanderliegend angeordneter Lichtleiterstreifen 14 gebildet. Dabei verlaufen die Längsachsen der Lichtleiterstreifen 14 parallel zueinander und stehen jeweils senkrecht zu den Längsachsen der Sendeelemente 13.
Die Sende- und Empfangseinheit sind in einem ersten Gehäuseteil 15 angeordnet. Die Lichtleiterstreifen 14 sind in einem zweiten Gehäuseteil 16 untergebracht. Die Gehäuseteile 15, 16 sind im Türrahmen der Türe befestigt.
Die Empfangseinheit ist von mehreren Empfängern 17 gebildet, welche zeilenförmig nebeneinanderliegend und in Reihe mit den Sendeelementen 13 liegend angeordnet sind. Dabei entspricht die Anzahl der Empfänger 17 der Anzahl der Lichtleiterstreifen 14, wobei jeweils ein Empfänger 17 auf einen Lichtleiterstreifen 14 gerichtet ist.
An jeder Türe ist eine Lochmaske 18 befestigt, welche die Funktion eines Türschlosses erfüllt. Bei geschlossener Türe ragt die Lochmaske 18 in den Zwischenraum zwischen der Sendefläche und der Lichtleiterfläche. Zweckmäßigerweise ist die Türe als Schiebtüre ausgebildet. so daß die Lochmaske 18 bei Schließen der Türe in den Zwischenraum eingeschoben wird.
Die Lochmaske 18 weist eine erste Lochzeile auf, wobei deren Löcher 19 so angeordnet sind, daß bei geschlossener Türe vor jedem Empfänger 17 jeweils ein Loch 19 angeordnet ist und dabei jedes dieser Löcher 19 gleichzeitig vor einem anderen Lichtleiterstreifen 14 angeordnet ist.
Vorzugsweise emittieren die Sender Sendelichtstrahlen im Infrarotbereich. Dann können die Oberflächen der Lochmaske 18 mit einem Tageslichtfilter überzogen werden, der zum einen gegen Fremdlichteinflüsse schützt und auch das Kopieren der Lochmaske 18 erschwert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Sende- und Empfangseinheit in einem Türrahmen angeordnet.
Vor den Lichtleiterstreifen 14 ist die Lochmaske 18 in festem Abstand angeordnet. Dabei bilden die Lichtleiterstreifen 14 und die Lochmaske 18 eine Baueinheit und können in einem Gehäuseteil integriert sein. Diese Baueinheit ist an einer Schwenktüre so angeordnet, daß bei Schließen der Schwenktüre diese Baueinheit der Sende- und Empfangseinheit am Türrahmen gegenüber steht.
in einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform arbeitet der optische Türwächter im Durchlichtverfahren. In diesem Fall entspricht der Aufbau des Türwächters jedem einer Gabellichtschranke, die im Türrahmen befestigt ist.
Der Türwächter ist dann in einem gabelförmigen Gehäuse integriert, wobei zwischen die Arme der Gabel die Lochmaske 18 an der Türe bei Schließen der Türe eingeschoben wird.
In einem Arm der Gabel sind die Sender der Sendeeinheit angeordnet. Im anderen Arm der Gabel sind die Empfänger 17 und die Lichtleiterstreifen 14 angeordnet, wobei die von den Sendern emittierten Sendelichtstrahlen auf die Lichtleiterstreifen 14 treffen und von diesen auf die Empfänger 17 geführt sind.
Zusätzlich weist die Lochmaske 18 weitere, parallel zu der ersten verlaufenden Lochzeile verlaufende Lochzeilen auf. Deren Löcher 19 sind jeweils vor einem Sendeelement 13 und einem Lichtleiterstreifen 14 angeordnet.
Bei dem in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Sendeeinheit acht identische Sendeelemente 13 auf. Die flächenförmige Abstrahlung eines Sendeelements 13 kann beispielsweise durch einen Leuchtdiode erzielt werden, welcher eine Zylinderlinse nachgeordnet ist. Die Oberfläche der einzelnen Zylinderlinsen ergänzen sich zur Sendefläche, die vorzugsweise eine ebene Fläche bildet.
Die Empfangseinheit weist vier Empfänger 17 auf, welche jeweils von einer Photodiode gebildet sind, denen eine Empfangsoptik vorgeordnet ist. Entsprechend der Anzahl der Empfänger 17 sind vier Lichtleiterstreifen 14 vorgesehen.
Jeweils vier Sendeelemente 13 sind untereinanderliegend angeordnet und bilden zwei ebene, rechteckige Teilflächen. Zwischen den Teilflächen ist die Empfangseinheit angeordnet.
Die von den Sendeelementen 13 und der Empfangseinheit gebildete Oberfläche bildet eine rechteckige, ebene Fläche, welche der Lichtleiterfläche entspricht. Die Querschnittsfläche der Lochmaske 18 entspricht diesen beiden Flächen.
Die den Sendeelementen 13 zugeordneten Lochzeilen sind so beschaffen, daß in jeder dieser Lochzeilen wenigstens ein Loch 19 vorgesehen ist, jedoch immer jeweils wenigstens ein Loch 19 weniger als die Zahl der Lichtleiterstreifen. 14.
Dabei sind die Lochmuster zweier benachbarter Lochzeilen jeweils unterschiedlich ausgebildet. Vorzugsweise kommt ein bestimmtes Lochmuster jeweils nur einmal bei einer Lochmaske 18 vor.
Die Löcher 19 der Lochmaske 18 sind dabei kleiner als die Breiten der Sendeelemente 13 und die Breiten der Lichtleiterstreifen. 14. Zweckmäßigerweise weisen sämtliche Löcher 19 der Lochmaske 18 denselben Durchmesser auf.
Die Sendeelemente 13 der Sendeeinheit werden einzeln in vorgegebenen Zeitabständen nacheinander aktiviert. Hierzu ist jedes Sendeelement 13 an einen Ausgang eines Decoder 20 angeschlossen. An den Decoder 20 wiederum ist ein Zähler 21 angeschlossen. Der Zähler 21 ist als Binärzähler ausgebildet und weist drei Ausgänge auf, welche auf den Decoder 20 geführt sind. Durch entsprechende Aktivierung der Ausgänge des Zählers 21 werden 2³ = 8 Kombinationen erzeugt, wobei jede dieser Kombinationen einer Zahl von eins bis acht entspricht, welcher die Nummer des durch den Decoder 20 aktivierten Sendeelements 13 entspricht.
Bei geöffneter Türe ist die Lochmaske 18 nicht im Zwischenraum zwischen Sendefläche und Lichtleiterfläche angeordnet.
Werden in diesem Fall die Sendeelemente 13 nacheinander aktiviert, so treffen bei der Aktivierung eines Sendeelements 13 die Sendelichtstrahlen jeweils auf alle vier Lichtleiterstreifen 14. Die Sendelichtstrahlen werden entlang der Lichtleiterstreifen 14 geführt. Jeweils ein Teil der in einem Lichtleiterstreifen 14 geführten Lichtmenge tritt als Empfangslicht aus dem Lichtleiterstreifen 14 aus und trifft auf den gegenüberliegend angeordneten Empfänger 17. Dort wird die auftreffende Lichtmenge mit einem Schwellwert bewertet. Da von den Lichtleiterstreifen 14 Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger 17 treffen, werden die jeweiligen Schwellwerte überschritten, so daß alle Empfänger 17 die Signalwerte „1" generieren. Wäre infolge eines Konstruktionsfehlers keine Lichtleiterfläche vorhanden, ergäben sich an den Empfängern 17 die Signalwerte „0", da keine Empfangslichtstrahlen auf die Empfänger 17 treffen würde. Dieselben Signalzustände würden sich ergeben, wenn das Bedienpersonal in den Zwischenraum zwischen Lichtleiterfläche und Sendefläche einen lichtundurchlässigen Gegenstand schieben würde. Das Türschloß ist somit gegen Manipulationen gesichert.
Bei geschlossener Türe ist die Lochmaske 18 im Zwischenraum zwischen Sendefläche und Lichtleiterfläche des Türwächters angeordnet.
Wiederum werden die Sendeelemente 13 nacheinander einzeln aktiviert.
Wie in 2 dargestellt weist die erste Lochzeile der Lochmaske 18 drei Löcher 19 auf. Die vom ersten Sendeelement 13 abgestrahlten Sendelichtstrahlen durchdringen diese Löcher 19 und treffen auf die dahinter liegend angeordneten drei Lichtleiterstreifen 14. Auf den ersten Lichtleiterstreifen 14 treffen jedoch keine Sendelichtstrahlen. Das Sendelicht wird wiederum entlang der Lichtleiterstreifen 14 geführt. Ein Teil dieser Lichtmenge tritt jeweils aus dem jeweiligen Lichtleiterstreifen 14 aus, durchsetzt das Loch 19 in der der Empfangseinheit zugeordneten Lochzeile und trifft jeweils auf den hinter dem Loch 19 angeordneten Empfänger 17. Da auf den ersten Empfänger 17 keine Empfangslichtstrahlen treffen, ergibt sich dort der Signalwert „0". Auf die restlichen Empfänger 17 treffen jeweils Empfangslichtstrahlen auf, so daß sich dort jeweils der Signalwert „1" ergibt. Durch das Lochmuster der ersten Zeile wird in der Empfangseinheit somit das binäre Datenwort „0111" erhalten.
Danach wird das zweite Sendeelement 13 aktiviert. Diesem Sendeelement 13 ist eine Lochzeile zugeordnet, welche zwei Löcher 19 aufweist. Ein Loch 19 ist vor dem ersten Lichtleiterstreifen 14 angeordnet. Das zweite Loch 19 ist vor dem letzten Lichtleiterstreifen 14 angeordnet. Dementsprechend ergibt sich am ersten und letzten Empfänger 17 jeweils der Signalwert „1". An den übrigen Empfängern 17 ergibt sich der Signalwert „0". Somit wird in der Empfangseinheit bei Aktivieren des zweiten Sendeelementes 13 das Datenwort „1001" erzeugt.
In keiner der den Sendeelementen 13 zugeordneten Lochzeilen sind vier Löcher 19 angeordnet, so daß niemals alle vier Empfänger 17 gleichzeitig den Signalwert „1" annehmen. Somit werden durch die Lochmaske 18 immer Datenworte in der Empfangseinheit generiert, die sich von dem Datenwort „1111" unterscheiden, welches dem Signal entspräche, wenn keine Lochmaske 18 im Bereich des Türwächters angeordnet wäre. Desweiteren ist in jeder Lochzeile wenigstens ein Loch 19 vorgesehen. Somit wird durch die Lochmaske 18 auch nie das Datenwort „0000" generiert. Dieses Datenwort wird nur im Falle eines defekten Türwächters oder bei Manipulation durch das Bedienpersonal erhalten.
Nachdem sämtliche Sendeelemente 13 der Sendeeinheit aktiviert worden sind ergibt sich am Ausgang der Empfangseinheit eine aus insgesamt acht Datenworten mit je 4 Bit Wortlänge bestehende binäre Signalfolge. Die Sendeelemente 13 werden jeweils periodisch nacheinander aktiviert, so daß diese binäre Signalfolge periodisch erzeugt wird. Die Lochmasken 18 an den Türen weisen jeweils unterschiedliche Lochmuster auf. Somit unterscheiden sich die binären Signalfolgen der einzelnen Türwächter voneinander und bilden individuelle Kodierungen.
Diese individuellen Kodierungen werden über das Bussystem 1 übertragen. Diese Kodierungen sind in der Auswerteeinheit 8 und zweckmäßigerweise auch im Master als Referenzwerte hinterlegt. Nur wenn die Kodierungen sämtlicher Türwächter in der Auswerteeinheit 8 fehlerfrei empfangen werden, erfolgt durch die Auswerteeinheit 8 das Inbetriebsetzen des Arbeitsgeräts.
Zur Übertragung der von einem Türwächter erzeugten binären Signalfolgen ist der Schnittstellenbaustein 7 an die Sende- und Empfangseinheit des Türwächters und an den Zähler 21 angeschlossen.
Die Wortlänge eines bei Aktivierung eines Sendeelements 13 in der Empfangseinheit des Türwächters erzeugten Datenworts beträgt 4 Bit.
Diese Wortlänge entspricht den Wortlängen der Nutzdaten, die bei einem Masteraufruf und bei einer Slaveantwort über das Bussystem 1 übertragen werden.
Daher wird bei jeder auf einen Masteraufruf folgenden Slaveantwort ein Datenwort welches von der Empfangseinheit generiert wurde, übertragen.
Zweckmäßigerweise erfolgt die Aktivierung der einzelnen Sendeelemente 13 der Sendeeinheiten der Türwächter im Takt der Datenübertragung des Bussystems 1.
Hierzu erfolgt die Aktivierung der einzelnen Sendeelemente 13 durch die Masteraufrufe des Masters. Dabei wird zweckmäßigerweise durch jeden Masteraufruf ein neues Sendeelement 13 aktiviert.
Dabei wird bei einem Masteraufruf der Zählerstand des Zähler 21 im betreffenden Slave weitergeschaltet, wodurch das nächste Sendeelement 13 aktiviert wird. Bei der auf den Masteraufruf folgenden Slaveantwort wird das am Ausgang der Empfangseinheit anstehende Datenwort über den Schnittstellenbaustein 7 auf die Busleitungen 4 ausgegeben. Da sich aufeinanderfolgende Datenworte jeweils wenigstens in einem Bit voneinander unterscheiden, können statische Übertragungsfehler innerhalb des Bussystems 1 mit großer Sicherheit aufgedeckt werden.
Im Fall einer gestörten Datenübertragung wiederholt beim ASi-Bussystem der Master den Aufruf an den entsprechenden Slave.
Um zu verhindern, daß durch eine solch Wiederholung eine neues Sendeelement 13 aktiviert wird, erfolgt ein Weiterschalten der Sendeelemente 13 nach einer vorgegebenen Verzögerungszeit nach dem letzten Masteraufruf. Diese Verzögerungszeit ist größer als die Zeitspanne zwischen zwei aufeinanderfolgenden Masteraufrufen.
Prinzipiell kann der optische Türwächter auch unabhängig vom Bussystem 1 betrieben werden. Die Aktivierung der Sendeelemente 13 erfolgt dann durch eine im Türwächter integrierte Steuereinheit 3. Vorzugsweise werden die Sendeelemente 13 zyklisch nacheinander aktiviert.
Auch die Empfänger 17 werden vorzugsweise zyklisch nacheinander aktiviert. Dies hat den Vorteil, daß die bei einem aktivierten Sendeelement 13 anstehenden Empfangssignale an den Ausgängen der Empfänger 17 seriell zu einer vorzugsweise redundanten Auswerteeinheit 8 übertragen werden können.

Claims

Optischer Türwächter mit einer Sendelichtstrahlen emittierenden Sendeeinheit und einer Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangseinheit, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit mehrere zeilenförmige Sendeelemente (13) aufweist, welche quer zu den Längsachsen untereinanderliegend angeordnet sind und eine Sendefläche bilden, welche einer Lichtleiterfläche in Abstand gegenübersteht, die von mehreren Lichtleiterstreifen (14) gebildet sind, deren Längsachsen parallel zueinander und senkrecht zu den Längsachsen der Sendeelemente (13) verlaufen, dass die Empfangseinheit von mehreren Empfängern (17) gebildet ist, welche zeilenförmig nebeneinanderliegend, in Reihe liegend mit den Sendeelementen (13) so angeordnet sind, dass jeweils ein Empfänger (17) auf einen der Lichtleiterstreifen (14) gerichtet ist und dass bei geschlossener Türe eine an der Türe befestigte Lochmaske (18) in den Zwischenraum zwischen Sendefläche und Lichtleiterfläche ragt, wobei die Lochmaske (18) eine erste Lochzeile aufweist, wobei vor jedem der Empfänger (17) jeweils ein Loch (19) dieser Lochzeile angeordnet ist und wobei weitere Lochzeilen vorgesehen sind, deren Löcher (19) jeweils vor einem Sendeelement (13) und einem Lichtleiterstreifen (14) angeordnet sind.
Optischer Türwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieser in einem gabelförmigen Gehäuse mit zwei in Abstand gegenüberliegenden Armen integriert ist, wobei die Sendeelemente (13) in einem Arm des Gehäuses angeordnet sind und die Lichtleiterstreifen (14) mit den Empfängern (17) im zweiten Arm angeordnet sind, und dass bei geschlossenen Türe die Lochmaske (18) in den Zwischenraum zwischen den Armen des Gehäuses ragt.
Optischer Türwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zeilenförmig nebeneinanderliegend angeordneten Empfänger (17) in Reihe liegend mit den zeilenförmigen Sendeelementen (13) angeordnet sind, daß bei geschlossener Türe die Lochmaske (18) zwischen den Sendeelementen (13) und der Empfangseinheit einerseits und den Lichtleiterstreifen (14) andererseits angeordnet ist, so dass eine erste Lochzeile der Lochmaske (18) vor den Empfängern (17) angeordnet ist, wobei vor jedem der Empfänger (17) jeweils ein Loch (19) dieser Lochzeile angeordnet ist.
Optischer Türwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit in einem Gehäuseteil (15) und die Lichtleiterstreifen (14) in einem zweiten Gehäuseteil (16) angeordnet sind, wobei die Gehäuseteile (15, 16) in festem Abstand zueinander im Türrahmen befestigt sind, und dass bei Schließen der Türe die an der Türe befestigte Lochmaske (18) in den Zwischenraum zwischen den Gehäuseteilen (15, 16) eingeschoben wird.
Optischer Türwächter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfangseinheit eine erste Baueinheit bilden, die am Türrahmen befestigt ist, und dass die Lichtleiterstreifen (14) mit der in vorgegebenem Abstand vor der Lichtleiterfläche angeordneten Lochmaske (18) eine zweite Baueinheit bilden, die an der Türe befestigt ist.
Optischer Türwächter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Tür als Schwenktüre ausgebildet ist.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit acht identische Sendeelemente (13) umfasst.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–7, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangseinheit vier Empfänger (17) umfasst, und dass vier identische Lichtleiterstreifen (14) vorgesehen sind.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 3–8, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils vier Sendeelemente (13) untereinanderliegend angeordnet sind und zwei Teilflächen bilden, zwischen welchen die Empfangseinheit angeordnet ist.
Optischer Türwächter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sendefläche und die Oberfläche der Empfangseinheit zu einer rechteckigen Fläche ergänzen, und dass diese Fläche im wesentlichen gleich der Lichtleiterfläche und der Oberfläche der Lochmaske (18) ist.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–10, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder der den Sendeelementen (13) zugeordneten Lochzeilen wenigstens ein Loch (19) vorgesehen ist.
Optischer Türwächter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Löcher (19) einer der den Sendeelementen (13) zugeordneten Lochzeilen kleiner als die Anzahl der Lichtleiterstreifen (14) ist.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lochmuster zweier benachbarter, den Sendeelementen (13) zugeordneten Lochzeilen jeweils unterschiedlich ausgebildet sind.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Löcher (19) der Lochmaske (18) kleiner als die Breiten der Sendeelemente (13) und der Lichtleiterstreifen (14) sind.
Optischer Türwächter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Löcher (19) der Lochmaske (18) denselben Durchmesser aufweisen.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–15, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeelemente (13) im Pulsbetrieb betrieben werden.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 1–16, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeelemente (13) einzeln nacheinander über einen Decoder (20) aktiviert werden.
Optischer Türwächter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass an den Decoder (20) ein Zähler (21) angeschlossen ist.
Optischer Türwächter nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Decoder (20) über den Master eines Bussystems (1) gesteuert ist.