DE2007840A1 - Lichtschrankengitter mit Lumineszenz dioden - Google Patents

Lichtschrankengitter mit Lumineszenz dioden

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Description

Lichtschrankengitter mit Lumineszenzdiojdfelfifjiicfit geäoiierf werden
Die Erfindung betrifft ein Lichtschrankengitter nach der Patentanmeldung P 1616016.0-35," bei dem als Strahlungsquellen eine Anzahl von in Reihe geschaltete Lumineszenzdioden dienen, die von einer gemeinsamen Stromquelle gleichzeitig und periodisch impulsförmig angesteuert werden.
Bei dem Lichtschutzgitter nach der genannten Patentanmeldung sind auf der anderen Seite der zu überwachenden Fläche eine Reihe von photoelektrischen Empfängern angeordnet, deren Ausgänge in einer UND-Schaltung verknüpft sind, so daß beim Ausbleiben eines oder mehrerer Impulse infolge eines Eingriffs in den Schutzraum des Gitters eine Signaländerung bewirkt wird. Es ist dabei auch möglich, Sender und Empfänger auf derselben Seite anzuordnen und die Lichtstrahlen mit Hilfe eines Reflektors auf der anderen Seite so zu reflektieren, daß sie auf die Empfänger fallen.
Die Schaltung nach der Patentanmeldung P 1616016.0-35 testet sich laufend selbsttätig, und zwar mit derselben Frquenz, mit der die Lumineszenzdioden betrieben werden. Bei einem Betrieb von bspw> 1 kHz findet also eine tausendfache Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Anlage pro Sekunde statt.
Die Schaltung nach der genannten Patentanmeldung hat den weiteren Vorteil, daß keine besondere Testschaltung benötigt wird, da der Ausfall irgendeines Bauteiles dieselbe Wirkung hat wie ein Eingriff in den Schutzraum und so in beiden Fällen ein Stop-Signal ausgelöst wird.
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ORIGINAL INSPECTED
— P —
Es hat sich nun gezeigt, daß die Herstellung absolut sicherer UND-Gatter grundsätzlich zwar möglich ist, daß deren Herstellung jedoch, gemessen an den Kosten anderer handelsüblicher elektronischer Schaltungsbausteine, relativ aufwendig ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das Lichtschranken-gitter nach Patentanmeldung P 1616016.0-35 so zu verbessern, daß zum Aufbau der elektronischen Schaltung handelsübliche und damit preisgünstige Bausteine verwendet werden können und dabei trotzdem die bei Lichtschrankengittern erforderliche hohe Sicherheit gewährleistet ist.
Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einem Lichtschrankengitter nach Patentanmeldung P 1616016.0-35 dadurch, daß anstelle einer UND-Schaltung die Empfänger jeweils paarweise an eine bistabile Stufe angeschlossen werden, die von einem der beiden Empfängersignale in den Zustand O gebracht wird, während das andere Empfängersignal durch einen Impulsformer verzögert wird und die bistabile Stufe in den Zustand L bringt, und daß beim Ausbleiben des Wechselsignals am Ausgang der bistabilen Stufe eine Signaländerung bewirkt wird.
Werden, wie es bei einem Lichtschrankengitter meist der Fall ist, mehr als zwei Sender-Empfänger verwendet, nämlich eine Anzahl n, so werden nach den n/2 bistabilen Stufen, die direkt auf die η Empfänger folgen, n/4 weitere bistabile Stufen in einer zweiten Reihe angeordnet, wobei jede bistabile Stufe der zweiten Reihe jeweils von zwei bistabilen Stufen der ersten Reihe angesteuert wird. In gleicher Weise werden die n/4 bistabilen Stufen der zweiten Reihe ä-srcn weitere
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Reihen von bistabilen Stufen bis n/z = 1 reduzierte
Da die bistabilen Stufen mit Impulsen betrieben werden, die jeweils von zwei vorhergehenden bistabilen Stufen geliefert werden, überwachen sich diese elektronischen Einheiten selbst, d.h. es ist keine Doppelbestückung norwendig, um die erforderliche Sicherheit zu erreichen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Figuren. Es zeigt:
Figo 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit η = 7 Sender—Empfänger Einheiten;
Fig. 2 das zugehörige Impulsdiagramm j
Fig. 3 eine Möglichkeit zum Ankoppeln weiterer Lichtgittereinheiten j
Fig. 4 die Weiterverarbeitung des Aüsgangssignals der letzten bistabilen Stufe.
In Fig. 1 ist mit 1 die Stromversorgung für die in Serie geschalteten Lumineszenzdioden 21 bis 27 bezeichnet. Die Ansteuerung der Dioden erfolgt bspw. mit einer Frequenz von 1 kHz. Die Strahlung der Lumineszenzdioden wird durch nicht dargestellte Linsen gebündelt und als annähernd paralleler Strahl über die Strecke A geleitet. A stellt die Länge der zu schützenden Fläche dar. Auf der anderen Seite der Fläche sind ebenfalls nicht dargestellte Linsen angeordnet, die die Strahlung auf den photoelektrischen Wandlern 31 bis 37 fokussieren. Wie bereits betont, ist es auch möglich, die Sender und die Empfänger auf derselben Seite anzuordnen und die Strahlung mit Hilfe eines geeigneten Reflektors zu reflektieren.
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-A-
Die von den Empfängern erzeugten Signale werden in den nachfolgenden Verstärkern 41 bis 47 entsprechend verstärkt.
Jeweils eines der Signale von einem Verstärkerpaar 42-43, 44-45 und 46-47 wird durch einen Impulsformer 52, 54 und 56 verzögert, während das andere Signal durch eine Umkehrstufe 63, 65 oder 67 umgekehrt werden kann. Diese Umkehrstufen können aber auch entfallen, wenn die Verstärker 43, und 47 so aufgebuat sind, daß sie bereits ein negatives Signal liefern.
" Jeweils ein verzögertes und ein negatives Signal werden einer
bistabilen Stufe 72,73,74 zugeführt, die in bekannter Weise von einem der Signale in den Zustand O und vom anderen Signal in den Zustand L gebracht wird.
Besteht das Lichtgitter aus mehr als zwei Sender-Empfängern, so ist eine weitere Reihe von bistabilen Stufen 81, 82 vorgesehen, die von den vorhergehenden bistabilen Stufen 71, und 73, 74 angesteuert werden. Auf diese Weise wird die ursprüngliche Anzahl η von Empfängern reduziert, bis eine einzige bistabile Stufe 91 erreicht ist.
W Wie leicht zu übersehen ist, kann die letzte bistabile Stufe
nur dann ein Ausgangs-Wechselsignal erzeugen, wenn die beiden vorgeschaltete Stufen ordnungsgemäß arbeiten. Für diese gilt dasselbe bezüglich der vorhergehenden Stufen bis schließlich zur ersten Reihe der bistabilen Stufen und damit auch für die photoelektrischen Empfänger 31 bis 37. Da beim Ausfall irgendeiner bistabilen Stufe diese kein Wechselsignal mehr liefert, ist dies gleichbedeutend mit einem Eingriff in das Lichtschrankengitter, wodurch das Fehlen eines Empfängersignals und damit der Ausfall eines Ansteuerungs-
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signals für eine bistabile Stufe der ersten Reihe verursacht wird.
Die erfindungsgemäße Schaltung besitzt also, ebenso wie die Schaltung gemäß der Hauptanmeldung P 1616016.0-35 den Vorteil, daß keine eigene Testschaltung benötigt wird, die die Funktion der einzelnen Bauteile überwacht. Vielmehr ist auch die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung so aufgebaut, daß zur Erzielung der notwendigen Sicherheit nur Bauteile verwendet werden, die auch für die normale Funktion des Lichtschrankengitters erforderlich sind.
Als bistabile Stufen werden vorzugsweise integrierte Flip-Flops verwendet, die in der Rechnertechnik in großen Stückzahlen benötigt werden und deshalb sehr wirtschaftlich hergestellt werden können.
Wie Fig. 1 zeigt kann bei ungerader Anzahl der Empfänger ein Signal auch von der Stromversorgung 1 de$" Lumineszenzdioden abgeleitet werden, da dieses Signal praktisch phasengleich mit den Empfängersignalen ist.
In Fig. 2 ist das Impulsdiagramm der verschiedenen Signalverläufe dargestellt. Fig. 2 a zeigt das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandler 31 bis 37 bzw. der Verstärker 41 bis 47c Das negative Signal nach einer der Umkehrstufen 61 bis 67 entspricht dem Verlauf gemäß Fig. 2 b, während durch die Impulsformer 52 bis 56 ein Signal gemäß Fig. 2 c erzeugt wird.
Das Ansteuern der bistabilen Stufen erfolgt bspw«, immer durch einen negativen Spannungssprung. Jede bistabile Stufe der ersten Reihe wird also gemäß Fig. 2 d durch den negativen Spannungssprung der Umkehrstufe nach Fig. 2 b in den Zustand Q
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gebracht» während die verzögerte r-lanke des Signals gemäß Fig, 2 c die Rückstellung in der, Zustand L verursacht, Der Signalverlauf der bistabilen Stufen äer nächsten Reihe ist Synchron mit dem SignalveKauf der- vorangehenden bistabilen Stufen.
Das Ausgangssignal der letzten bistabilen Stufe besitzt einen optimalen Ep.ergf.etnh2.lt, wenn die Impulsdauer gleich der Pause zwischen zwei Impulsen ist,, Um ales zu erreichen, kann einer der Impulsformer se auagel-ri warder... daß das Verhältnis Impulsdauer · Pause mc^lishsl"- 1 j t ist, während alle anderen Impulsformer eine kürze--e impulsdauer erzeugen können, also tole-ranzmäiSi j nicht eingeengt sind. I-~r genannte Impulsformer arbeitet dann a's Taktgebar- f^r oie nachfolgende Schaltung. Vorzugsweise kann :-3f'^r- der '.-on der"· stromversorgung 1 direkt angesteuerte impuls fc-rr-r^ c~. ve:'-'-./a■ .dst werden.
Wie in aer Patentanmeldung P 'öl 5TI 5« G-Sc erwähnt, lassen sich durch Zusammenstellen mehrerer LAchtgicxer—Eünheiten beliebige Schutzhöhen erreichen. Die Zusammenfassung von jeweils zwei Einheiten kann dabei nach Fig, S a a.u~ d,'.e Weise erfolgen, daS hinter uer- letzten bistabiler: Stufe 9':. einer Einheit eine weitere bistacile Stufe '?O'" "roso^cnet ist. die von jeweils der- letzten bistabilen Stu^e d?·..'■ beider; Einheiten anc38teue^t wire. Ebenso kann aber auch j = .-■,-. -zr.z^;^ bistabile Stu^e einer Einheit mit noch freiem zweiter ,rincaro zum Ankoppeln benutzt werden» (Fig 3 b)
In Fig. 4 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie mit dem Ausganssignal der letzten bistabilen Stufe ein Steuersignal für die zu überwachende Maschine erzeugt werden kann.
Zu diesem Zweck kann nach der letzten Stufe ein Transistor 2 vorgesehen sein, in dessen Kollektorkreis ein Übertrager 3 mit beispielsweise zwei Sekundärwicklungen angeordnet ist. Über einen Gleichrichter 4 und einen Kondensator 5 kann so ein galvanisch getrennter und erdfreier Spannungsausgang 6 für eine elektronische Maschinensteuerung erhalten werden.
AnsteEre des elektronischen Spannungsausgangs 6 kann natürlich in bekannter Weise auch ein Relais 7 vorgesehen sein, ebenso kann ein Spannungsausgang und gleichzeitig ein Relaisausgang verwendet werden, wie in Fig. 4 dargestellt. Durch diese Anordnung der galvanischen Trennung des Ausgangskreises ist die Sicherheit immer gewährleistet, da bei Ausfall eines beliebigen Bauelementes durch den Impulsbetrieb kein Ausgangssignal mehr entstehen könnte.
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Claims (9)

  1. 2UÜ784Q
    Patentansprüche.
    11. Lichtschutzgitter mit einer auf der einen Seite der zu überwachenden Fläche angeordneten Reihe von Strahlungsquellen und einer auf der anderen Seite dieser Fläche angeordneten Reihe von photoelektrischen Empfängern, bzw. einer auf der einen Seite angeordneten Reihe von Sender-Empfänger Paaren und einem Reflektor auf der anderen Seite, nach Patentanmeldung P 1616016.0-35, dadurch gekennzeichnet, daß in der UND-Schaltung die Empfänger (31.. .37) jeweils paarweise an eine bistabile Stufe (71.. .74) angeschlossen sind, die von einem der beiden Empfängersignale in den Zustand O gebracht wird, während das andere Empfängersignal durch eine Impulsformer (52,54,56) verzögert wird und die bistabile Stufe (71.. .74) in kden Zustand L bringt, undttiß beim Ausbleiben des Wechselsignals am Ausgang der bistabilen Stufen (71. , .74) eine Signaländerung bewirkt wird.
  2. 2. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1, mit η Sendern und Empfängern, dadurch gekennzeichnet, daß nach den n/2 bistabilen Stufen (71.. .74), die direkt auf die η Empfänger (31. . „37) folgen, n/4 weitere btstabilen Stufen (B1,82) in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei jede bistabile Stufe (81,82) der zweiten Reihe jeweils von zwei bistabilen Stufen (71,72,73,74) der ersten Reihe angesteuert wird, und daß die n/4 bistabilen Stufen (81,82) der zweiten Reihe durch weitere Reihen von bistabilen Stufen (91) bis n/z = 1 reduziert werden.
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    2ÜÜ7840
  3. 3. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistabile Stufen (71.. .74, 81 ,82,91) integrierte Flip-Flops verwendet werden.
  4. 4. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Anzahl der Empfänger £31.. .37) ein Eingang einer bistabilen Stufe (Fig. 1,71) von der Stromversorgung (1) der Lumineszenzdioden angesteuert wird.
  5. 5. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Impulsformer (51, 52, 54, 56) so dimensioniert ist, daß das Verhältnis Impulsdauer : Pause annähernd gleich 1 · 1 ist, und daß alle anderen Impulsformer eine kürzere Impulsdauer erzeugen.
  6. 6. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenfassen mehrerer Lichtgitter-Einheiten die jeweils letzten bistabilen Stufen der Einheiten durch eine weitere bistabile Stufe (101, Fig. 3) zusammengefaßt werden.,
  7. 7. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn- ( zeichnet, daß beim Zusammenfassen mehrerer Lichtgitter-Einheiten die letzte bistabile Stufe einer Einheit mit einem noch freien Eingang einer bistabilen Stufe der anderen Einheit verbunden wird«
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  9. 9. Lichtschutzgitter nach einem oder nnehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der letzten bistabilen Stufe (91) ein Transistor (2) angeschlossen ist, in dessen Kollektorkreis ein Übertrager £3) mit einer oder mehreren Sekundärwicklungen angeordnet ist, die über einen Gleichrichter (4) und einen Kondensator (5) einen Spannungsausgang (6) für die Maschinensteuerung bilden.
    10a Lichtschutzgitter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Relais als Ausgang verwendet werden.
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