DE202017102176U1

DE202017102176U1 - light Curtain

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Publication number: DE202017102176U1
Application number: DE202017102176.9U
Authority: DE
Original assignee: Duometric AG
Current assignee: Duometric AG
Priority date: 2017-04-11
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2018-07-12
Anticipated expiration: 2027-04-12

Abstract

Lichtgitter (1) mit einem ersten Sendeelement (2a) zum Aussenden eines ersten, mindestens einen frequenzbehafteten Signalanteil enthaltenden Messstrahls (L) zu einem vom Sendelement (2a) räumlich getrennten ersten Empfängerelement (3a), wobei das Empfängerelement (3a) zur Umwandlung des empfangenen Messstrahls (L) sowie eines dem Messstrahl (L) evtl. überlagerten Störsignals in ein Empfangssignal (S3a, S3b, S3c), insbesondere eines Stromsignals, eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dassa) eine Referenzsignalerzeugereinheit (3c) zur Erzeugung eines Empfänger-Referenzsignals (S2) und eine Summiereinheit (3d) zum Erzeugen eines Summensignals (S4a, S4b, S4c) durch Summation des Empfänger-Referenzsignals (S2) mit dem Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) vorgesehen ist,b) eine der Summiereinheit (3d) nachgeschaltete Signaltrenneinheit (10) zum Abtrennen des Störsignals von dem frequenzbehafteten Signalanteil vorgesehen ist,c) eine der Signaltrenneinheit (10) nachgeschaltete Signalwandlereinheit (11) zum Umwandeln des Ausgangssignals (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) vorgesehen ist,d) der Signalwandlereinheit (11) ein Phasenkomparator (12) zum Vergleich des Ausgangssignals (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) mit einem Phasen-Referenzsignal (S7) nachgeschaltet ist,e) dem Phasenkomparator (12) eine Vergleichereinheit (13, 14, 15, µC) zum Vergleichen eines während eines ersten Phasenmesszeitraums erzeugten ersten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) und eines während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums erzeugten zweiten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) nachgeschaltet ist.Light grating (1) with a first transmitting element (2a) for emitting a first, at least one frequency-prone signal component containing measuring beam (L) to a from the transmitting element (2a) spatially separated first receiver element (3a), wherein the receiver element (3a) for converting the received Measuring beam (L) and a the measuring beam (L) possibly superimposed interference signal in a received signal (S3a, S3b, S3c), in particular a current signal, is set up, characterized inaa) a reference signal generating unit (3c) for generating a receiver reference signal ( S2) and a summation unit (3d) for generating a sum signal (S4a, S4b, S4c) by summation of the receiver reference signal (S2) with the received signal (S3a, S3b, S3c) is provided, b) one of the summing unit (3d) downstream Signal separation unit (10) is provided for separating the interference signal from the frequency-prone signal component, c) one of the signal separation unit (10) downstream signal wall d) the signal converter unit (11) a phase comparator (12) for comparing the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10 e) is connected downstream of the phase comparator (12) to a comparator unit (13, 14, 15, μC) for comparing a first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (S8a, S8b, S8c) generated during a first phase measurement period 12) and a second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) generated during a second phase measuring period different from the first phase measuring period.

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a light grid according to the preamble of claim 1.

Bei bekannten Lichtgittern zur Überwachung von Gegenständen in einem Überwachungsbereich, besteht das Problem, dass Hintergrundlicht, insbesondere Fremd- und Sonnenlicht, die korrekte Funktion deutlich beeinträchtigen kann. Dabei wird die Toleranz für Hintergrundlicht in der Regel in Lux angegeben, wobei 100.000 Lux etwa der Beleuchtungsstärke durch direkte Sonneneinstrahlung entsprechen, welche die Funktion des Lichtgitters nachteilig beeinflusst. Da Lichtgitter üblicherweise mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung zwischen Sende- und Empfängerleiste des Lichtgitters im nahen Infrarotbereich arbeiten, typischerweise 870 nm und 940 nm Wellenlänge, kann aber auch schon die Beleuchtung durch Glühbirnen oder Halogenlampen mit nur 10.000 Lux einen nachteiligen Effekt haben. Denn diese künstlichen Lichtquellen weisen einen ähnlich hohen Infrarotanteil im Empfindlichkeitsbereich der Empfängerleiste des Lichtgitters auf, wie es bei direkter Sonneneinstrahlung der Fall ist.In known light grids for monitoring objects in a surveillance area, there is the problem that background light, in particular foreign and sunlight, can significantly impair the correct function. The tolerance for background light is usually given in lux, where 100,000 lux correspond approximately to the illuminance by direct sunlight, which adversely affects the function of the light grid. Since light grids usually work with light or electromagnetic radiation between the transmitter and receiver strips of the light grid in the near infrared range, typically 870 nm and 940 nm wavelength, even the illumination by light bulbs or halogen lamps with only 10,000 lux can have a disadvantageous effect. Because these artificial light sources have a similar high infrared content in the sensitivity range of the receiver bar of the light grid, as is the case with direct sunlight.

Es wurden bereits unterschiedliche Maßnahmen ergriffen, um diesen Nachteil zu beheben. Beispiele hierfür sind die Verwendung von optischen Linsen, Filterelementen, Blendenhauben oder ähnlichen Schutzvorrichtungen gegen Fremd- oder Sonnenlicht.Various measures have already been taken to remedy this disadvantage. Examples include the use of optical lenses, filter elements, hoods or similar protection against foreign or sunlight.

Weiter ist aus der EP 1 950 584 A1 ein optoelektronischer Sensor mit einem Lichtsender, zwei Lichtempfängern und einem optischen Element bekannt, wobei der Lichtsender ein Nutzlicht eines ersten vorgegebenen Frequenzbereichs aussendet, und das optische Element das einfallende Nutzlicht auf einen Nutzlichtempfänger der beiden Lichtempfänger leitet. Dabei entsteht eine Überlagerung aus einem Störlicht und dem Nutzlicht, welche auf den Nutzlichtempfänger fallen, wobei zusätzlich das Störlicht auf einen Störlichtempfänger geleitet wird. Eine Auswerteeinheit vergleicht das Signal des Störlichts mit dem Signal der Überlagerung aus dem Störlicht und dem Nutzlicht und kann somit das Signal des Nutzlichts vom Signal des Störlichts trennen. Dies ist jedoch aufwändig, da ein eigener Störlichtempfänger vorgesehen werden muss.Next is from the EP 1 950 584 A1 an optoelectronic sensor having a light emitter, two light receivers and an optical element is known, wherein the light emitter emits a useful light of a first predetermined frequency range, and the optical element directs the incident useful light to a useful light receiver of the two light receivers. This creates a superposition of an interfering light and the useful light, which fall on the Nutzlichtempfänger, in addition, the disturbance light is passed to a Störlichtempfänger. An evaluation unit compares the signal of the disturbing light with the signal of the superposition of the disturbing light and the useful light and can thus separate the signal of the useful light from the signal of the disturbing light. However, this is expensive because a separate Störlichtempfänger must be provided.

Nachteilig ist weiter, da die Lichtsignale der Sendeelemente in den Empfängerelementen in Messsignale, üblicherweise in Stromsignale, umgewandelt werden, dass die Sonnen- oder Fremdlichteinstrahlung einen Störstrom in den Empfängerelementen verursachen kann, welcher den eigentlichen Signalstrom um ein Vielfaches übersteigt. Hierdurch wird die Messgenauigkeit stark beeinträchtigt oder ggfs. die Funktion des Lichtgitters, ein Objekt im Überwachungsbereich zwischen Sender- und Empfängerelementen zu detektieren, vollkommen verunmöglicht.A further disadvantage is that the light signals of the transmitting elements in the receiver elements are converted into measuring signals, usually current signals, in that the solar or external light radiation can cause a disturbing current in the receiver elements, which exceeds the actual signal current by a multiple. As a result, the measurement accuracy is greatly impaired or possibly. The function of the light grid to detect an object in the surveillance area between transmitter and receiver elements, completely impossible.

Zudem besteht oft die Schwierigkeit, bei sehr großen zu überwachenden Bereichen die Sender- und Empfängerelemente über Kabel zu verbinden, da hier lange Kabelführungen notwendig sind und dies zum Teil örtlich nur schwierig möglich ist. Ohne Kabelverbindung besteht jedoch die Schwierigkeit, eine genaue Phasenbeziehung zwischen Sender und der Auswertung der beim Empfänger empfangenen Signale sicherzustellen.In addition, there is often the difficulty in very large areas to be monitored to connect the transmitter and receiver elements via cable, since long cable runs are necessary and this is partly difficult to achieve locally. However, without a cable connection, there is the difficulty of ensuring an accurate phase relationship between transmitters and the evaluation of the signals received at the receiver.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Lichtgitter bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile überwindet und eine zuverlässige Detektion von Objekten im Überwachungsbereich zwischen Sender- und Empfängerelementen ermöglicht, und insbesondere ein durch Fremd- oder Sonnenlicht erzeugtes Störsignal möglichst gut und dennoch auf einfache Weise, insbesondere ohne aufwändige zusätzliche Maßnahmen, unterdrückt. Auch soll es ermöglicht werden, Sender- und Empfängerelemente ohne direkte Verbindung über Kabel, Leitungen etc. zu installieren, und dennoch eine einfache und dennoch zuverlässige Detektion zu ermöglichen.The object of the invention is therefore to provide a light grid which overcomes the above-mentioned disadvantages and enables a reliable detection of objects in the surveillance area between transmitter and receiver elements, and in particular a noise signal generated by extraneous or sunlight as well as possible and yet simple, especially without costly additional measures, suppressed. It should also be possible to install transmitter and receiver elements without direct connection via cables, lines, etc., and still allow a simple, yet reliable detection.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorteilhaft kann dadurch eine effektive Störsignalunterdrückung erfolgen, so dass ansonsten übliche Vorkehrungen wie die Verwendung spezieller optischer Linsen oder Linsenanordnungen, optischer Filterelemente, Blendenhauben oder ähnlicher Schutzvorrichtungen gegen Fremd- oder Sonnenlicht nicht notwendig sind.The invention solves the problem by a light grid having the features of claim 1. Advantageous developments and refinements of the invention are specified in the subclaims. Advantageously, this can be an effective noise suppression, so that otherwise usual precautions such as the use of special optical lenses or lens arrays, optical filter elements, hoods or similar protection against foreign or sunlight are not necessary.

Wie im vorliegenden Fachgebiet üblich, wird hier von Licht, Lichtstrahlen, Lichtsignal etc. gesprochen, auch wenn mit „Licht“ eigentlich die oft für derartige Lichtgitter verwendete Infrarotstrahlung gemeint ist, welche außerhalb des Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts liegt. Anstelle von Infrarotstrahlung kann aber auch Laserlicht oder andere Lichtarten verwendet werden.As is customary in the present field, light, light rays, light signals, etc., are used here, even if "light" actually means the infrared radiation often used for such light grids, which lies outside the wavelength range of the visible light. Instead of infrared radiation but also laser light or other types of light can be used.

Ein eingangs genanntes Lichtgitter ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzsignalerzeugereinheit zur Erzeugung eines Empfänger-Referenzsignals und eine Summiereinheit zum Erzeugen eines Summensignals durch Summation des Empfänger-Referenzsignals mit dem Empfangssignal vorgesehen ist, eine der Summiereinheit nachgeschaltete Signaltrenneinheit zum Abtrennen des Störsignals von dem frequenzbehafteten Signalanteil vorgesehen ist, eine der Signaltrenneinheit nachgeschaltete Signalwandlereinheit zum Umwandeln des Ausgangssignals der Signaltrenneinheit vorgesehen ist, der Signalwandlereinheit ein Phasenkomparator zum Vergleich des Ausgangssignals der Signaltrenneinheit mit einem Phasen-Referenzsignal nachgeschaltet ist, dem Phasenkomparator eine Vergleichereinheit zum Vergleichen eines während eines ersten Phasenmesszeitraums erzeugten ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators und eines während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums erzeugten zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators nachgeschaltet ist.An aforementioned light grid according to the invention is characterized in that a reference signal generator unit for generating a receiver reference signal and a summing unit for generating a sum signal by summation of the receiver reference signal is provided with the received signal, one of the summing unit downstream signal separation unit for separating the interference signal from the frequency-prone signal component is provided, a signal separation unit downstream of the signal converter unit for The phase comparator is provided with a comparator unit for comparing a first output signal of the phase comparator generated during a first phase measurement period and a different one during a phase measurement period from the first phase measurement period second phase measuring period generated second output signal of the phase comparator is connected downstream.

Bevorzugt kann die Vergleichereinheit einen ersten Integrator zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des ersten Phasenmesszeitraums und einen zweiten Integrator zum Aufintegrieren des zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des zweiten Phasenmesszeitraums aufweisen, und wobei die Vergleichereinheit zum Bilden einer Differenz zwischen den beiden aufintegrierten Ausgangssignalen des Phasenkomparators eingerichtet ist.Preferably, the comparator unit may include a first integrator for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measurement period and a second integrator for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measurement period, and wherein the comparator unit for forming a difference between the two on-integrated output signals of the phase comparator is set up.

Dabei kann die Vergleichereinheit vorteilhaft einen Integrator aufweisen, der zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des ersten Phasenmesszeitraums und zum Abintegrieren des zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des zweiten Phasenmesszeitraums oder umgekehrt eingerichtet sein.In this case, the comparator unit can advantageously have an integrator which is set up for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measuring period and for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measuring period or vice versa.

Bevorzugt kann die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis, insbesondere LC-Parallelschwingkreis umfassen. Vorteilhaft kann der Signaltrenneinheit ein Pufferverstärker mit einem niederohmigen Eingang für das Summensignal und/oder einem hochohmigen Ausgang vorgeschaltet sein.Preferably, the signal separation unit may comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit, in particular LC parallel resonant circuit. Advantageously, the signal separation unit may be preceded by a buffer amplifier with a low-impedance input for the sum signal and / or a high-impedance output.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Empfänger-Referenzsignal die gleiche Signalform und Frequenz haben wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls, aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben sein, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweisen. Bevorzugt können der frequenzbehaftete Signalanteil, das Empfänger-Referenzsignal und/oder das Phasen-Referenzsignal eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, vorgegebener Frequenz und Amplitude sein. Vorteilhaft kann dabei der Tastgrad der Pulsfolgen 50% betragen, die Pulsfolgen also symmetrisch sein.In an advantageous embodiment, the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °. Preferably, the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, predetermined frequency and amplitude. Advantageously, the duty cycle of the pulse sequences can be 50%, the pulse sequences thus being symmetrical.

Die Dauer des ersten und des zweiten Phasenmesszeitraums können bevorzugt länger sein als die Periodendauer des frequenzbehafteten Signalanteils, des Empfänger-Referenzsignals und/oder des Phasen-Referenzsignals, insbesondere mindestens das 3-fache der Periodendauer. Bevorzugt kann zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum auch eine kurze Pause eingefügt werden, um ein sicheres Ausschwingen der während des ersten Phasenmesszeitraums erzeugten Signale zu ermöglichen.The duration of the first and the second phase measurement period may preferably be longer than the period of the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal, in particular at least three times the period duration. A short pause may also be inserted between the first and second phase measurement periods in order to enable a safe decay of the signals generated during the first phase measurement period.

In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Lichtgitter eine Sendeleiste mit dem ersten Sendeelement und weiteren Sendelementen. Vorteilhaft kann das Lichtgitter eine Empfängerleiste mit dem ersten Empfängerelement und weiteren Empfängerelementen umfassen. Dabei können vorteilhaft die Referenzsignalerzeugereinheit und die Summiereinheit in der Empfängerleiste enthalten sein. Bevorzugt kann der Summiereinheit ein Verstärker nachgeschaltet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Sendeelement und/oder das Empfängerelement mit einer Steuereinheit zum Ansteuern und/oder Auslesen des Sendeelements und/oder des Empfängerelements verbunden sein. In a preferred embodiment, the light grid comprises a transmission strip with the first transmission element and further transmission elements. Advantageously, the light grid may comprise a receiver strip with the first receiver element and further receiver elements. In this case, the reference signal generator unit and the summation unit can advantageously be contained in the receiver strip. Preferably, the summing unit may be followed by an amplifier. In a further advantageous embodiment, the transmitting element and / or the receiver element can be connected to a control unit for controlling and / or reading out the transmitting element and / or the receiver element.

Ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters mit mindestens einem ersten Sendeelement zum Aussenden eines ersten, mindestens einen frequenzbehafteten Signalanteil enthaltenden Messstrahls zu einem vom Sendelement räumlich getrennten ersten Empfängerelement, wobei das Empfängerelement zur Umwandlung des empfangenen Messstrahls sowie eines dem Messstrahl evtl. überlagerten Störsignals in ein Empfangssignal, insbesondere eines Stromsignals, eingerichtet ist, ist vorteilhaft dadurch gekennzeichnet, dass a) während eines ersten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement ein erstes Empfangssignal erzeugt wird, b) das erste Empfangssignal und ein Empfänger-Referenzsignal zu einem ersten Summensignal aufsummiert werden, c) während eines zweiten, vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement ein zweites Empfangssignal erzeugt wird, d) das zweite Empfangssignal und das Empfänger-Referenzsignal zu einem zweiten Summensignal aufsummiert werden, e) und dann eine Phasenlage des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals miteinander verglichen werden, und ein Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abgeleitet wird, wobei entweder f) vom Sendeelement im ersten Phasenmesszeitraum kein Messstrahl und im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl ausgesendet wird, oder g) sowohl im ersten als auch im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl ausgesendet wird, wobei g1) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls konstant gehalten wird und die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird, oder g2) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird und die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals konstant gehalten wird. Vorteilhaft kann das Verfahren bei einem oben und nachfolgend beschriebenen Lichtgitter verwendet werden.A method for operating a light grid having at least one first transmitting element for emitting a first, at least one frequency-sensitive signal component containing measuring beam to a spatially separated from the transmitting element first receiver element, wherein the receiver element for converting the received measuring beam and a measurement beam possibly superimposed interfering signal into a received signal , in particular a current signal, is advantageously characterized in that a) during a first phase measurement period in the receiver element, a first received signal is generated, b) the first received signal and a receiver reference signal are summed to a first sum signal, c) during a second , a second received signal is generated by the first phase measuring period different second phase measuring period in the receiver element, d) the second received signal and the receiver reference signal summed to a second sum signal who e) and then a phase position of the first sum signal and the second sum signal are compared with each other, and a signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element is derived therefrom, wherein either f) from the transmitting element in the first phase measuring period no measuring beam and im g) in both the first and in the second phase measuring period of the measuring beam is emitted, wherein g1) the phase position of the frequency-prone signal component of the measuring beam is kept constant and the phase position of the receiver reference signal between the first and second Phase shift period is shifted, or g2) the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam between the first and second phase measurement period is shifted and the phase position of the receiver reference signal is kept constant. Advantageously, the method can be used in a light grid described above and below.

Bevorzugt können die Phasenlage des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals jeweils im ersten bzw. zweiten Phasenmesszeitraum bestimmt werden.Preferably, the phase position of the first sum signal and the second sum signal in each case in the first and second phase measurement period can be determined.

Dabei kann vorteilhaft der zweite Phasenmesszeitraum unmittelbar auf den ersten Phasenmesszeitraum folgen oder umgekehrt. Vorteilhaft kann dabei auch eine Pause zwischen den beiden Phasenmesszeiträumen eingefügt werden, um Einschwingvorgänge ausreichend Zeit zum Abklingen zu lassen und die während der beiden Phasenmesszeiträume bestimmten Phasenlagen des ersten bzw. zweiten Summensignals sauber trennen zu können.In this case, the second phase measurement period can advantageously follow directly on the first phase measurement period or vice versa. Advantageously, it is also possible to insert a pause between the two phase measurement periods in order to allow sufficient time for transient effects to decay and to be able to cleanly separate the phase positions of the first and second sum signal determined during the two phase measurement periods.

Weiter kann bevorzugt nach Schritt b) bzw. d) zum Unterdrücken des im Empfangssignal enthaltenen Störsignalanteils das erste bzw. zweite Summensignal einer Signaltrenneinheit zum Abtrennen des Störsignalanteils von dem frequenzbehafteten Signalanteil des Summensignals zugeführt werden. Dabei kann bevorzugt die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis umfassen. Hierbei kann das Ausgangssignal der Signaltrenneinheit während des ersten Phasenmesszeitraums in eine erste Pulsfolge bzw. während des zweiten Phasenmesszeitraums in eine zweite Pulsfolge, insbesondere Rechteck-Pulsfolgen, umgewandelt werden. Bevorzugt kann das Ausgangssignal der Signaltrenneinheit während des ersten Phasenmesszeitraums und des zweiten Phasenmesszeitraums mit einem Phasen-Referenzsignal verglichen und dadurch ein erstes bzw. zweites Vergleichssignal erzeugt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Phasen-Referenzsignal eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, mit vorgegebener Frequenz und Amplitude sein. Bevorzugt kann die Phasenlage des Phasen-Referenzsignals in Schritt g1) um denselben Betrag und/oder in dieselbe Richtung verschoben werden wie das Empfänger-Referenzsignal.Furthermore, the first or second sum signal of a signal separation unit for separating the interference signal component from the frequency-affected signal component of the sum signal may preferably be supplied to step b) or d) for suppressing the interference signal component contained in the received signal. In this case, the signal separation unit may preferably comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit. In this case, the output signal of the signal separation unit during the first phase measuring period in a first pulse sequence or during the second phase measurement period in a second pulse train, in particular rectangular pulse trains, to be converted. During the first phase measurement period and the second phase measurement period, the output signal of the signal separation unit can preferably be compared with a phase reference signal, and thereby a first or second comparison signal can be generated. In an advantageous embodiment, the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, with a predetermined frequency and amplitude. Preferably, the phase position of the phase reference signal in step g1) can be shifted by the same amount and / or in the same direction as the receiver reference signal.

Weiter kann vorteilhaft das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal über einen ersten Integrationszeitraum zu einem ersten Integrationssignal aufintegriert und das während des zweiten Phasenmesszeitraums ermittelte zweite Vergleichssignal über einen zum ersten Integrationszeitraum unterschiedlichen zweiten Integrationszeitraum zu einem zweiten Integrationssignal aufintegriert werden, wobei das erste Integrationssignal mindestens bis zum Ende des zweiten Integrationszeitraums gehalten wird, und anschließend ein Differenzsignal zwischen dem ersten Integrationssignal und zweiten Integrationssignal gebildet wird, um das Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abzuleiten. Alternativ kann das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal über einen ersten Integrationszeitraum zu einem Integrationssignal aufintegriert und mindestens bis zum Beginn des zweiten Phasenmesszeitraums gehalten werden, und im zweiten Phasenmesszeitraum das Integrationssignal ausgehend von seinem gehaltenen Endwert am Ende des ersten Phasenmesszeitraums über das zweite Vergleichssignal abintegriert werden oder umgekehrt. Bevorzugt können der erste und der zweite Integrationszeitraum gleich lang sein.Furthermore, the first comparison signal determined during the first phase measurement period can advantageously be integrated into a first integration signal over a first integration period and the second comparison signal determined during the second phase measurement period can be integrated into a second integration signal over a second integration period different from the first integration period, the first integration signal being at least until is held at the end of the second integration period, and then a difference signal is formed between the first integration signal and the second integration signal to derive the signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element therefrom. Alternatively, the first comparison signal determined during the first phase measurement period can be integrated into an integration signal over a first integration period and held at least until the beginning of the second phase measurement period, and in the second phase measurement period the integration signal is deconvoluted from its held final value at the end of the first phase measurement period via the second comparison signal or vice versa. Preferably, the first and the second integration period can be the same length.

Bevorzugt können der oder die Integratoren nach dem zweiten Phasenmesszeitraum zurückgesetzt werden, um die Integration während des folgenden neuen ersten Phasenmesszeitraums wieder von einem vordefinierten Startwert beginnen zu können.Preferably, the integrator or integrators may be reset after the second phase measurement period in order to start integration again from a predefined start value during the following new first phase measurement period.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Empfänger-Referenzsignal die gleiche Signalform und Frequenz haben wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls, aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben sein, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweisen.In a further advantageous embodiment, the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more as 80 ° and less than 100 °, and most preferably of 90 °.

Weiter kann in Schritt g1) die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben werden. Alternativ kann in Schritt g2) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben werden.Furthermore, in step g1), the phase position of the receiver reference signal between the first and second phase measurement periods can be shifted in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °. Alternatively, in step g2) the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam between the first and second phase measurement period can be shifted by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von detaillierten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen:

1 eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Lichtgitters;
2 einen schematischen Schaltplan eines Steuerbausteins aus 1;
3 einen schematischen Schaltplan einer Sendeleiste des Lichtgitters aus 1;
4 einen schematischen Schaltplan einer Empfängerleiste des Lichtgitters aus 1;
5 ein Diagramm mit zeitlichen Signalverläufen für einen beispielhaften Messvorgang;
6 ein Diagramm mit zeitlichen Signalverläufen für einen beispielhaften Messvorgang einer zweiten Ausführung der Erfindung;
7 ein Diagramm mit zeitlichen Signalverläufen für einen beispielhaften Messvorgang einer dritten Ausführung der Erfindung.

The invention will now be described by way of detailed embodiments with reference to the accompanying drawings. These show:

1 a schematic block diagram of a light grid according to the invention;
2 a schematic circuit diagram of a control block 1 ;
3 a schematic diagram of a transmission bar of the light grid 1 ;
4 a schematic diagram of a receiver strip of the light grid 1 ;
5 a diagram with temporal waveforms for an exemplary measurement process;
6 a diagram with temporal waveforms for an exemplary measuring operation of a second embodiment of the invention;
7 a diagram with temporal waveforms for an exemplary measuring operation of a third embodiment of the invention.

Wie in 1 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßes Lichtgitter 1 eine Sendeleiste 2 mit einer Vielzahl von nur angedeuteten einzelnen Sendeelementen, beispielsweise Infrarot (IR)-Sendedioden, von denen hier nur ein Sendeelement 2a einzeln bezeichnet ist, sowie eine Empfängerleiste 3 mit ebenfalls einer Vielzahl von nur angedeuteten einzelnen Empfängerelementen, beispielsweise IR-Empfangsdioden, von denen hier nur ein Empfängerelement 3a einzeln bezeichnet ist.As in 1 shown comprises a light grid according to the invention 1 a transmission bar 2 with a plurality of only indicated individual transmitting elements, for example, infrared (IR) transmitting diodes, of which only one transmitting element 2a is individually designated, as well as a receiver bar 3 likewise with a multiplicity of only indicated individual receiver elements, for example IR receiving diodes, of which only one receiver element here 3a is individually designated.

Weiter umfasst das Lichtgitter 1 eine Steuereinheit 4, welche über ein mehradriges Kabel 5 zur Energieversorgung und Ansteuerung der Sendelemente 2a und insbesondere Erzeugung der Sendesignale mit der Sendeleiste 2 verbunden ist. Entsprechend ist die Steuereinheit 4 über ein weiteres mehradriges Kabel 6 mit der Empfängerleiste 3 verbunden, um die Empfängerelemente 3a mit Energie zu versorgen und die dort empfangenen und vorverarbeiteten Empfangssignale wie ein später im Detail beschriebenes Referenzsignal und Summensignal in die Steuereinheit 4 auszulesen.Next includes the light grid 1 a control unit 4 which has a multi-core cable 5 for power supply and control of the transmission elements 2a and in particular generation of the transmission signals with the transmission bar 2 connected is. Accordingly, the control unit 4 over another multi-core cable 6 with the receiver bar 3 connected to the receiver elements 3a be supplied with energy and received there and preprocessed received signals such as a later described in detail reference signal and sum signal in the control unit 4 read.

Die Versorgung des Steuergeräts 4 mit elektrischer Energie erfolgt über eine elektrische Spannungsversorgung 7 in an sich bekannter Weise. Hieraus speist die Steuereinheit 4 auch die Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3.The supply of the control unit 4 with electrical energy via an electrical power supply 7 in a known manner. From this the control unit feeds 4 also the transmission bar 2 and receiver bar 3 ,

Weiter ist die Steuereinheit 4 mit einer übergeordneten Steuerung 8 verbunden, in welcher die ermittelten Daten, also insbesondere die Detektion eines Objekts in einem Überwachungsbereich Ü zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3, weiterverarbeitet werden können.Next is the control unit 4 with a higher-level control 8th connected, in which the determined data, ie in particular the detection of an object in a monitoring area Ü between the transmission bar 2 and the receiver bar 3 , can be further processed.

Zur Überwachung sendet das Sendeelement 2a in an sich bekannter Weise ein als Pfeil angedeutetes Messsignal in Form eines Lichtstrahls L, bevorzugt infrarotes Licht, zur Empfängerleiste 3. Dabei ist in einer Strahlzeit bevorzugt jeweils nur je ein Sendeelement 2a und ein Empfängerelement 3a aktiv. Die anderen Sendeelemente senden dann sequentiell jeweils einen eigenen Lichtstrahl, so dass der Messvorgang soweit möglich anhand des Lichtstrahls L zwischen Sendelement 2a und Empfängerelement 3a während einer Strahlzeit exemplarisch erläutert werden kann. Entsprechende Aussagen gelten auch für die anderen Sende- bzw. Empfängerelemente.The transmitting element transmits for monitoring 2a in a manner known per se, a measurement signal indicated as an arrow in the form of a light beam L, preferably infrared light, to the receiver strip 3 , In this case, preferably only one transmitting element 2a and one receiving element are each in a beam time 3a active. The other transmitting elements then sequentially each send a separate light beam, so that the measurement process as far as possible based on the light beam L between the transmitting element 2a and receiver element 3a during a beam time can be explained by way of example. Corresponding statements also apply to the other transmitter or receiver elements.

Der beim Empfängerelement 3a ankommende Lichtstrahl L wird dort bevorzugt in ein Strom-Empfangssignal umgewandelt, welches dort wie nachfolgend beschrieben vorausgewertet und dann an die Steuereinheit 4 weitergeleitet wird, um eine Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü zwischen Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3 zu ermöglichen.The at the receiver element 3a incoming light beam L is there preferably converted into a power-receiving signal, which there pre-evaluated as described below and then to the control unit 4 is forwarded to a statement about objects in the monitoring area Ü between the transmission bar 2 and receiver bar 3 to enable.

Durch die Einstrahlung von Sonnenlicht oder Fremdlicht auf das Empfängerelement 3a kann dort ein Störsignal, insbesondere Störstrom, verursacht werden, welches das durch den Lichtstrahl L des Sendeelements 2a erzeugte Empfangssignal stört und ungünstigenfalls um ein Vielfaches übersteigen kann. Hierdurch kann dann eine sichere Aussage über das Vorhandensein eines Objekts im Überwachungsbereich Ü unmöglich gemacht werden.By the irradiation of sunlight or extraneous light on the receiver element 3a can there be an interference signal, in particular interference current, caused by the light beam L of the transmitting element 2a generated received signal interferes with and may exceed many times in the worst case. In this way, a reliable statement about the presence of an object in the monitoring area Ü can then be made impossible.

Dies wird vorteilhaft dadurch verhindert, dass die Stärke des Empfangssignals nicht direkt durch eine Amplitudenmessung erfolgt, sondern indirekt durch eine Phasenmessung. Gemessen wird dabei die Phasenlage eines aus Empfangssignal und einem Referenzsignal gleicher Frequenz, fester Amplitude und Phasenlage aufsummierten Summensignals. Dabei nimmt der Einfluss des Empfangssignals auf die Phasenlage des Summensignals mit steigender Amplitude des Empfangssignals zu, so dass die Phasenlage des Summensignals ein Maß für die Stärke des Empfangssignals darstellt.This is advantageously prevented by the fact that the strength of the received signal is not directly by an amplitude measurement, but indirectly by a phase measurement. The phase position of a sum signal consisting of a received signal and a reference signal of the same frequency, fixed amplitude and phase position is measured. In this case, the influence of the received signal on the phase position of the sum signal increases with increasing amplitude of the received signal, so that the phase position of the sum signal represents a measure of the strength of the received signal.

Um dabei eine gute Trennung des Störsignals zu ermöglichen, wird zur Maximierung der Amplitude des Empfangssignals dem hierdurch erzeugten Strom ein möglichst hoher Arbeitswiderstand entgegenhalten, während dem durch die Störsignale erzeugten Strom ein möglichst geringer Arbeitswiderstand entgegenhalten wird, um den Störsignal-Strom abzuleiten. Hierzu kann vorteilhaft ein Parallelschwingkreis verwendet werden, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz des Sendesignals entspricht.In order to allow a good separation of the interference signal to maximize the amplitude of the received signal, the current generated thereby a maximum resistance to counteract while the current generated by the interference signals will withstand as low as possible working resistance to derive the interference current. For this purpose, a parallel resonant circuit can advantageously be used whose resonant frequency corresponds to the frequency of the transmission signal.

Um die Trennung des Störsignals weiter zu verbessern, werden in jeder einzelnen Strahlzeit in möglichen kurzem zeitlichen Abstand zwei Phasenmessungen durchgeführt, und zwar einmal ohne Lichtstrahl L, um die Störsignale zu bestimmen, und dann mit dem Lichtstrahl L, so dass das Empfangssignal sowohl die Störsignale als auch das durch den Lichtstrahl L erzeugte Messsignal enthält. Durch den Vergleich dieser beiden Phasenmessungen innerhalb der Strahlzeit ist dann eine präzise Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü möglich.In order to further improve the separation of the interfering signal, two phase measurements are taken in each short beam time interval, once without light beam L, to determine the interfering signals, and then with the light beam L, so that the received signal rejects both the interfering signals as well as the measurement signal generated by the light beam L contains. By comparing these two phase measurements within the beam time then a precise statement about objects in the surveillance area Ü is possible.

Dies wird nachfolgend anhand der Schaltbilder der Steuereinheit 4 in 2, der Sendeleiste 2 in 3 und der Empfängerleiste 3 in 4 sowie der Signalverläufe in 5 über eine von t = 0 bis t = 30µs dauernde vollständige Strahlzeit, also Messzeit, für einen Lichtstrahl L zwischen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a im Detail beschrieben.This will be described below with reference to the circuit diagrams of the control unit 4 in 2 , the transmission bar 2 in 3 and the receiver bar 3 in 4 such as the waveforms in 5 via a complete beam time, ie measuring time, lasting from t = 0 to t = 30 μs for a light beam L between transmission element 2a and receiver element 3a described in detail.

Dabei beziehen sich die nachfolgenden Zahlen mit einem vorangestellten Buchstaben „S“ auf die in 5 gezeigten Signalverläufe. Dort werden zur besseren Erläuterung jeweils drei unterschiedliche Fälle dargestellt, nämlich der Fall eines mit dem Buchstaben „a“ gekennzeichneten starken Empfangssignals, der mit dem Buchstaben „b“ gekennzeichnete Fall eines schwachen Empfangssignals und der mit dem Buchstaben „c“ gekennzeichnete Fall eines vollkommen fehlenden Empfangssignals, also auch bei vollständiger Unterbrechung des vom Sendeelement 2a ausgesendeten Lichtstrahls L durch ein Objekt. Dabei gehören die jeweils mit „a“, „b“ bzw. „c“ gekennzeichneten Signalverläufe jeweils zusammen, also z.B. S3a und S5a etc.The following numbers with a prefixed letter "S" refer to those in 5 shown waveforms. There, three different cases are presented for better explanation, namely the case of a marked with the letter "a" strong received signal, the case of the letter "b" marked case of a weak received signal and marked with the letter "c" case of a completely missing Receive signal, so even with complete interruption of the transmission element 2a emitted light beam L through an object. In this case, the respective signal curves labeled "a", "b" or "c" belong together, ie, for example, S3a and S5a, etc.

In 2 und 4 sind die in 5 gezeigten Signale beispielhaft ebenfalls an den jeweiligen Stellen eingezeichnet, wobei aus Platzgründen die Buchstaben „a“, „b“ und „c“ für die drei oben benannten Fälle weggelassen wurden. Entsprechend wird auch nachfolgend auf die ausdrückliche Nennung der drei Fälle „a“, „b“ und „c“ verzichtet, sondern jeweils nur der jeweils mit der Ziffer bezeichnete Fall beschrieben, also z.B. S3 anstelle von S3a, S3b und S3c.In 2 and 4 are the in 5 For example, the signals "a", "b" and "c" have been omitted for reasons of space for the three cases mentioned above. Correspondingly, the explicit mention of the three cases "a", "b" and "c" is also omitted below, but only the case designated in each case with the number is described, ie, for example, S3 instead of S3a, S3b and S3c.

Das in der Sendeleiste 2 erzeugte Sendesignal S1, also der Lichtstrahl L des Sendeelements 2a, besteht aus einer zusammenhängenden Pulsfolge mit einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz am Ende der Strahlzeit, während am Anfang der Strahlzeit kein Lichtstrahl L ausgesendet wird. Bevorzugt ist die Dauer der Pulsfolge dabei kleiner als die Hälfte der Strahlzeit, und besonders bevorzugt nur ein Drittel der Strahlzeit. Die Pulsfolge selbst stellt einen frequenzbehafteten Signalanteil des Lichtstrahls dar, wobei der Tastgrad bevorzugt 50% beträgt.That in the transmission bar 2 generated transmission signal S1 , So the light beam L of the transmitting element 2a, consists of a continuous pulse sequence with a predetermined operating frequency at the end of the beam time, while at the beginning of the beam time no light beam L is emitted. The duration of the pulse sequence is preferably less than half the beam time, and more preferably only one third of the beam time. The pulse sequence itself represents a frequency-prone signal component of the light beam, wherein the duty cycle is preferably 50%.

Ein Beispiel für eine schaltungstechnische Realisierung der Sendeleiste 2 zeigt 3. Dabei wird durch ein Steuersignal der Steuereinheit 4 über ein Schieberegister 2b zunächst für die erste Strahlzeit die IR-Sendediode 2a sowie der Schalter 2c angesteuert, sodass die IR-Sendediode 2a den Lichtstrahl L zur Empfangsdiode 3a sendet.An example of a circuit realization of the transmission strip 2 shows 3 , In this case, by a control signal of the control unit 4 via a shift register 2 B first for the first beam time, the IR transmitter diode 2a as well as the switch 2c controlled so that the IR transmitter diode 2a the light beam L to the receiving diode 3a sends.

Das in der Empfängerleiste 3 vom Empfängerelement 3a während der Strahlzeit empfangene Empfangssignal S3 wird mit einem empfängerseitig erzeugten Empfänger-Referenzsignal S2 in Form einer Pulsfolge gleicher Frequenz wie die Arbeitsfrequenz, definierter Stärke und Phasenlage zu einem Summensignal S4 addiert. Wie 5 zeigt, erhält das Summenssignal S4 je nach Stärke des Empfangssignals S3 am Empfängerelement 3a durch dass Addieren mit dem Referenzsignal S2 aufgrund der festen Phasenlage und gleicher Frequenz beider Pulsfolgen, aber der unterschiedlichen Amplitude des Empfangssignals S3, eine unterschiedliche, also variable Phasenlage. Hierdurch kann dann ein Rückschluss auf die Amplitude des Empfangssignals S3 erfolgen.That in the receiver bar 3 from the receiver element 3a receive signal received during the beam time S3 is provided with a receiver reference signal generated on the receiver side S2 in the form of a pulse train of the same frequency as the working frequency, defined strength and phase position to a sum signal S4 added. As 5 shows, receives the sum signal S4 depending on the strength of the received signal S3 at the receiver element 3a by adding with the reference signal S2 due to the fixed phase position and the same frequency of both pulse sequences, but the different amplitude of the received signal S3 , a different, so variable phase position. As a result, it is possible to draw conclusions about the amplitude of the received signal S3 respectively.

Die Phasenlage des Referenzsignals S2 ist gegenüber der Phasenlage des Empfangssignals S3 um nominell 90 Grad verschoben, um eine maximale Verschiebung der Phase des Summensignals S4 gegenüber dem Referenzsignal S2 zu ermöglichen. Eine Phasenverschiebung von 0 Grad zwischen Empfangssignals S3 und Referenzsignal S2 ergäbe im Summensignal S4 eine Erhöhung der Amplitude, aber keine Phasenverschiebung, während eine Phasenverschiebung von 180 Grad zu einer Abschwächung des Summensignals S4 ohne verwertbare Phasenverschiebung führen würde.The phase position of the reference signal S2 is shifted from the phase angle of the received signal S3 by a nominal 90 degrees to a maximum shift of the phase of the sum signal S4 opposite to the reference signal S2 to enable. A phase shift of 0 degrees between received signal S3 and reference signal S2 would result in the sum signal S4 an increase in amplitude, but no phase shift, while a phase shift of 180 degrees to a weakening of the sum signal S4 would result in no usable phase shift.

Das Summensignal S4 erfährt nun, abhängig von der Stärke des Empfangssignals S3, eine Phasenverschiebung gegenüber dem Referenzsignal S2 zwischen 0 Grad und einem Wert kleiner 90 Grad.The sum signal S4 learns now, depending on the strength of the received signal S3 , a phase shift relative to the reference signal S2 between 0 degrees and a value less than 90 degrees.

Bevorzugt kann der typische Arbeitsbereich für die Phasenverschiebung zwischen 0 und 45 Grad liegen, da das Summensignal S4, bei gleicher Größe von Empfangssignal S3 und Referenzsignal S2 eine Phasenverschiebung von 45 Grad hat. Übersteigt die Größe des Empfangssignals S3 die des Referenzsignals S2 um ein mehrfaches, so nähert sich die Phasenlage des Summensignals S4 asymptotisch der des Empfangssignals S3 an, ohne diese ganz zu erreichen.Preferably, the typical working range for the phase shift may be between 0 and 45 degrees, since the sum signal S4 , for the same size of received signal S3 and reference signal S2 has a phase shift of 45 degrees. Exceeds the size of the received signal S3 that of the reference signal S2 by a multiple, so approaches the phase of the sum signal S4 asymptotic the received signal S3 without reaching it completely.

Eine schaltungstechnische Realisierung der Empfängerleiste 2 zeigt 4. Dabei wird durch ein Steuersignal der Steuereinheit 4 über ein Schieberegister 3b zunächst für die erste Strahlzeit die IR-Empfängerdiode 3a angesteuert, sodass die IR-Empfängerdiode 3a den von dem Sendeelement 2a gesendeten Lichtstrahl L empfängt. Zugleich wird in einer Referenzsignalerzeugereinheit 3c auf das Steuersignal der Steuereinheit 4 hin das Referenzsignal S2 erzeugt, sodass in einer Summiereinheit 3d das Referenzsignal S2 und das Empfangssignal S3 zum Summenssignal S4 aufaddiert werden können. Anschließend kann vorteilhaft das Summensignal S4 über einen einzelnen Verstärker 3e, z.B. einen einzigen gemeinsamen Transistor für alle Empfängerelemente 3a, nochmals verstärkt werden, bevor es dann der Steuereinheit 4 zu Weiterverarbeitung zugeleitet wird.A circuit realization of the receiver strip 2 shows 4 , In this case, by a control signal of the control unit 4 via a shift register 3b first for the first beam time, the IR receiver diode 3a controlled so that the IR receiver diode 3a that of the transmitting element 2a transmitted light beam L receives. At the same time, in a reference signal generator unit 3c to the control signal of the control unit 4 towards the reference signal S2 generated, so in a summation unit 3d the reference signal S2 and the received signal S3 to the sum signal S4 can be added up. Subsequently, advantageously, the sum signal S4 via a single amplifier 3e , eg a single common transistor for all receiver elements 3a to be amplified again before then the control unit 4 for further processing.

Vorteilhaft können die Ansteuersignale für die einzelnen Sendeelemente bzw. Empfängerelemente der Sendeleiste 2 bzw. Empfängerleiste 3 durch die Steuereinheit 4 synchronisiert werden, sodass nach der ersten Strahlzeit für das erste Paar von Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a mittels der Schieberegister 2b bzw. 3b der entsprechende Vorgang für das nächste Sendeelement-Empfängerelement-Paar durchgeführt werden kann.Advantageously, the drive signals for the individual transmission elements or receiver elements of the transmission strip 2 or receiver bar 3 through the control unit 4 be synchronized so that after the first beam time for the first pair of transmitting element 2a and receiver element 3a by means of the shift registers 2 B respectively. 3b the corresponding process for the next transmitter-receiver element pair can be performed.

Um das Störsignal möglichst gut unterdrücken zu können, wird in der Strahlzeit zunächst eine erste Phasenmessung ohne vom Sendeelement 2a ausgesendetem Sendesignal S1 durchgeführt, so dass das Empfangssignal S3 nur die Störeinflüsse enthält, und anschließend eine zweite Phasenmessung mit Sendesignal S1. Die Reihenfolge kann aber auch umgekehrt werden. Zudem ist es auch möglich, während einer Strahlzeit mehr als zwei Phasenmessungen auszuführen, um die Genauigkeit der Messung und Bestimmung des Vorhandenseins eines Gegenstandes weiter zu erhöhen.In order to be able to suppress the interference signal as well as possible, a first phase measurement is first performed in the beam time without being transmitted by the transmitting element 2a emitted transmission signal S1 performed so that the received signal S3 contains only the interference, and then a second phase measurement with transmission signal S1 , The order can also be reversed. In addition, it is also possible to perform more than two phase measurements during a beam time in order to further increase the accuracy of the measurement and determination of the presence of an object.

Dann werden die Ergebnisse der beiden Phasenmessungen während der Strahlzeit verglichen, um die Störeinflüsse zu eliminieren und somit einen möglichst genauen Wert für die Stärke des vom Empfängerelement 3a empfangenen Lichtstrahls L zu erhalten und folglich eine genaue Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü treffen zu können. Um die Störeinflüsse hierbei möglichst gut unterdrücken zu können, kann die erste und zweite Phasenmessung bevorzugt in möglichst kurzem Abstand hintereinander erfolgen, sodass die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass sich in der Zwischenzeit die Störeinflüsse ändern.Then, the results of the two phase measurements during the beam time are compared to eliminate the interference and thus a value as accurate as possible for the strength of the receiver element 3a Received light beam L and thus to be able to make an accurate statement about objects in the surveillance area Ü. In order to be able to suppress the disturbing influences as well as possible, the first and second phase measurements can preferably take place in the shortest possible distance one behind the other, so that the probability is low that change the disturbing influences in the meantime.

Bevorzugt kann das Summensignal S4 von der Empfängerleiste 3 zur Steuereinheit 4 ein Stromsignal sein. Dabei erzeugt ein unerwünschtes Hintergrundlicht einen Störstrom, der den Stromwert des Summensignals S4 ohne weiteres tausendfach übersteigen kann.Preferably, the sum signal S4 from the receiver bar 3 to the control unit 4 be a current signal. In this case, an undesired background light generates a noise current, the current value of the sum signal S4 can easily exceed thousandfold.

Um die beiden Stromsignale trennen zu können, wird der Strom des Summensignals S4 am Eingang 4E der Steuereinheit 4 auf einen in 2 gezeigten Pufferverstärker 9 geführt, dessen Eingang niederohmig ist, damit der Spannungshub auf der Leitung 6 gering bleibt und die Kapazität der Leitung 6 das eingehende Stromsignal möglichst wenig beeinträchtigt.In order to separate the two current signals, the current of the sum signal S4 at the entrance 4E the control unit 4 on one in 2 shown buffer amplifier 9 whose input is low-impedance, so that the voltage swing on the line 6 remains low and the capacity of the line 6 the incoming current signal affected as little as possible.

Der Ausgang des Pufferverstärkers 9 hingegen ist hochohmig und führt auf einen hier als LC-Parallelschwingkreis 10 (LC-Resonator) ausgebildeten Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz auf die Pulsfrequenz des Sendesignals S1 abgestimmt ist. Da Störsignale wie Tageslicht oder auch eine künstliche Beleuchtung in der Regel über längere Zeit mit gleicher Stärke anliegen und sich innerhalb der einen Strahlzeit nicht oder nur gering ändern, fließt der hierdurch erzeugte Gleichstromanteil des Summensignals S4 über die Induktivität des LC-Parallelschwingkreises 10 nach Masse ab, während der Wechselstromanteil am Resonanzwiderstand des LC-Parallelschwingkreises 10 eine sinusförmige Spannung aufbaut. Die Phasenlage dieser Sinusspannung S5 enthält somit die Information über die Stärke des Empfangssignals S3.The output of the buffer amplifier 9 On the other hand, it is high-impedance and leads to one here as an LC parallel resonant circuit 10 (LC resonator) trained resonant circuit whose resonance frequency to the pulse frequency of the transmission signal S1 is tuned. Since interfering signals such as daylight or an artificial lighting usually rest for a long time with the same strength and not change within the one beam time or only slightly, the DC component of the sum signal thus generated flows S4 via the inductance of the LC parallel resonant circuit 10 to ground, while the AC component at the resonance resistance of the LC parallel resonant circuit 10 builds up a sinusoidal voltage. The phase angle of this sine wave voltage S5 thus contains the information about the strength of the received signal S3 ,

Wie oben bereits beschrieben, wird innerhalb der einen Strahlzeit die Phasenlage der Sinusspannung S5 zwei Mal zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen, nämlich zunächst ohne und danach mit Sendesignal S1. Durch das Sendesignal S1 erfolgt eine zusätzliche Phasenverschiebung des Empfangssignals S3 gegenüber dem Ruhezustand ohne Lichtsignal von der Sendeleiste 2, wenn im Überwachungsbereich Ü des Lichtgitters 1 der Raum zwischen dem jeweiligen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a optisch durchgängig ist. Die Differenz der beiden gemessenen Phasenlagen ist dann wieder ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals S1, also Lichtstrahls L, und wird zur Bestimmung der Objekte im Überwachungsbereich Ü dann wie folgt weiter ausgewertet.As already described above, within one beam time the phase position of the sine voltage becomes S5 measured twice at different times, namely first without and then with the transmission signal S1 , By the transmission signal S1 there is an additional phase shift of the received signal S3 towards the idle state without light signal from the transmission strip 2 when in the monitoring area Ü of the light grid 1 the space between the respective transmitting element 2a and receiver element 3a is visually consistent. The difference between the two measured phase positions is then again a measure of the strength of the receiver strip 3 from the transmission bar 2 received transmission signal S1 , So light beam L, and is then evaluated to determine the objects in the monitoring area Ü then as follows.

Vorteilhaft kann der LC-Parallelschwingkreis 10 mit zwei Kapazitätsdioden oder Gruppen von Kapazitätsdioden ausgestattet sein, um so die Referenzfrequenz des LC-Parallelschwingkreises 10 bevorzugt mittels Software automatisch auf die Arbeitsfrequenz des Sendeelements 2a, abzustimmen. Die zwei Kapazitätsdioden oder Gruppen von Kapazitätsdioden sind derart angeordnet, dass die Spannung am LC-Parallelschwingkreis 10, die der Abstimmspannung der Kapazitätsdioden überlagert ist, stets die Abstimmspannung der einen Kapazitätsdiode bzw. Gruppe von Kapazitätsdioden erhöht und die Abstimmspannung der anderen Kapazitätsdiode bzw. Kapazitätsdioden vermindert und umgekehrt, sodass der Einfluss der Arbeitsspannung des LC-Parallelschwingkreis 10 auf die gesamte wirksame Kapazität der Kapazitätsdioden weitgehend ausgeschaltet wird und damit eine Verstimmung des LC-Parallelschwingkreis 10 in Abhängigkeit der Amplitude der Arbeitsspannung nur in sehr geringem Maße stattfindet.Advantageously, the LC parallel resonant circuit 10 be equipped with two capacitance diodes or groups of capacitance diodes, so as the reference frequency of the LC parallel resonant circuit 10 preferably by means of software automatically to the operating frequency of the transmitting element 2a to vote. The two capacitance diodes or groups of capacitance diodes are arranged such that the voltage on the LC parallel resonant circuit 10, which is superimposed on the tuning voltage of the capacitance diodes, always increases the tuning voltage of the one capacitance diode or group of capacitance diodes and reduces the tuning voltage of the other capacitance diodes or capacitance diodes and vice versa, so that the influence of the working voltage of the LC parallel resonant circuit 10 is largely switched off on the entire effective capacity of the capacitance diodes and thus a detuning of the LC parallel resonant circuit 10 takes place depending on the amplitude of the working voltage only to a very limited extent.

Das Sinussignal S5 des LC-Parallelschwingkreis 10 wird anschließend in einer Sinus-Rechteck-Umformereinheit 11 in ein Logiksignal S6 umgeformt und dann in einem Phasenkomparator 12 mit einem Phasen- oder Logik-Referenzsignal S7 gleicher Frequenz und vorgegebener Phasenlage verglichen. Bevorzugt kann dabei die Arbeitsspannung des LC-Parallelschwingkreis 10 - mit oder ohne Zwischenschaltung des Pufferverstärkers 9 - durch hohe Verstärkung und Pulsformung in das Logiksignal S6 umgeformt werden.The sinewave signal S5 of the LC parallel resonant circuit 10 is then placed in a sine-square converter unit 11 in a logic signal S6 transformed and then in a phase comparator 12 with a phase or logic reference signal S7 same frequency and predetermined phase angle compared. In this case, the working voltage of the LC parallel resonant circuit may be preferred 10 - with or without interposition of the buffer amplifier 9 - By high gain and pulse shaping in the logic signal S6 be transformed.

Das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 stellt wiederum ein Maß für die Phasenlage des Sinussignals S5 am LC-Parallelschwingkreis 10 und somit für die Stärke des Empfangssignals S3 dar. Das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 wird innerhalb der ersten Phasenmessung einem als Integrator 13 ausgebildetem erstem Speicherelement zugeleitet und dort für eine vorgegebene Integrationszeit aufintegriert und der aufintegrierte Endwert gehalten bzw. gespeichert. The output signal S8 of the phase comparator 12 in turn provides a measure of the phase angle of the sinusoidal signal S5 on the LC parallel resonant circuit 10 and thus for the strength of the received signal S3 dar. The output signal S8 of the phase comparator 12 becomes an integrator within the first phase measurement 13 trained first memory element and integrated there for a given integration time and kept the integrated end value or stored.

Anschließend wird innerhalb der auf die erste Phasenmessung folgenden zweiten Phasenmessung das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 einem zweiten als Integrator 14 ausgebildetem zweiten Speicherelement zugeleitet und dort für die gleiche vorgegebene Integrationszeit wie bei der ersten Phasenmessung aufintegriert und der Endwert der Integration wieder gehalten. Ausgangssignal der Integratoren 13, 14 kann dabei vorteilhaft ein Spannungswert sein.Subsequently, the output signal is within the second phase measurement following the first phase measurement S8 of the phase comparator 12 a second as an integrator 14 trained second memory element and there integrated for the same predetermined integration time as in the first phase measurement and held the final value of the integration again. Output signal of the integrators 13 . 14 can be advantageous a voltage value.

Dabei können die Integratoren 13, 14 jeweils einen Kondensator enthalten, der die Ergebnisse der Phasenmessungen als Ladung speichert. Es können aber auch andere analoge oder digitale Bauteile oder Schaltungen verwendet werden, die das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 für eine vorgegebene Integrationszeit aufintegrieren oder aufsummieren und dann für eine vorgegebene Haltezeit halten.The integrators can do this 13 . 14 each contain a capacitor that stores the results of the phase measurements as a charge. However, other analog or digital components or circuits may be used that control the output signal S8 of the phase comparator 12 Integrate or totalize for a given integration time and then hold for a given hold time.

Anschließend werden die innerhalb der einen Strahlzeit während der beiden Phasenmessungen aufintegrierten und gehaltenen Ausgangssignale der beiden Integratoren 13, 14 einem Analog-Digital-Wandler 15 eines Mikrocontrollers µC zugeführt, der dann Differenzsignale S9 zwischen dem Ausgangssignal des ersten Integrators 13 und des zweiten Integrators 14 bildet. Hierdurch wird ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals 1 bereitgestellt, welches dann zur Bestimmung von Objekten im Überwachungsbereich Ü dient.Subsequently, the output signals of the two integrators 13, 14, which are integrated and held within the one beam time during the two phase measurements, are converted to an analog-to-digital converter 15 a microcontroller .mu.C fed, which then differential signals S9 between the output signal of the first integrator 13 and the second integrator 14 forms. This will give a measure of the strength of the receiver bar 3 from the transmission bar 2 received transmission signal 1 provided, which then serves to determine objects in the surveillance area Ü.

Durch entsprechend feine Quantisierung im Analog-Digital-Wandler 15 kann aus dem Differenzsignal S9 nicht nur eine Aussage über die Durchgängigkeit bzw. Nichtdurchgängigkeit jedes individuellen Strahls der Sendeelemente 2a getroffen werden, sondern es ist auch die Erkennung von transparenten oder Licht schwächenden Objekten im Überwachungsbereich Ü möglich. Durch eine langfristige Aufzeichnung der Messwerte und entsprechende Auswertung in der übergeordneten Steuerung 8 kann vorteilhaft auch eine schleichende Verschlechterung der Übertragungsstrecke zwischen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a, z. B. durch Verschmutzung oder Alterung von Bauteilen, ermittelt werden.By appropriately fine quantization in the analog-to-digital converter 15 can from the difference signal S9 not just a statement about the patency or non-patency of each individual beam of the transmitting elements 2a It is also possible to detect transparent or light-weakening objects in the monitoring area Ü. Through a long-term recording of the measured values and corresponding evaluation in the higher-level control 8th can advantageously also a gradual deterioration of the transmission path between transmitting element 2a and receiver element 3a , z. B. by contamination or aging of components, are determined.

So stellt die in 5 gezeigte Höhe des Differenzvergleichssignals S9 ein Maß für das Vorhandensein eines Gegenstands dar: Bei vollständigem Empfang des Sendesignals S1 an der Empfängerleiste 3 ergibt sich eine Vollaussteuerung mit maximalem Differenzvergleichssignal S9a. Bei einer teilweisen Abschwächung des empfangenen Sendesignals S1 an der Empfängerleiste 3 ergibt sich ein gegenüber der Vollaussteuerung geringeres Differenzvergleichssignal S9b, z.B. wenn ein transparenter Gegenstand zwischen Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3 gerät. Wird das Sendesignal S1 vollständig abgeschwächt, so ergibt sich das Differenzvergleichssignal S9c, dessen Wert idealerweise Null ist bzw. gegenüber dem Differenzvergleichssignal S9a bei Vollaussteuerung deutlich kleiner ist.So the in 5 shown height of the difference comparison signal S9 a measure of the presence of an object: Upon complete reception of the transmission signal S1 at the receiver bar 3 results in a Vollaussteuerung with maximum difference comparison signal S9a. With a partial attenuation of the received transmission signal S1 at the receiver bar 3 results in comparison to the Vollaussteuerung less difference comparison signal S9b, for example, if a transparent object between the transmission bar 2 and receiver bar 3 device. Will the transmission signal S1 is completely attenuated, the result is the difference comparison signal S9c, the value of which is ideally zero or compared to the difference comparison signal S9a at full scale significantly smaller.

Statt wie in 2 gezeigt für jede der beiden Phasenmessungen innerhalb der einen Strahlzeit einen eigenen Integrator 13 bzw. 14 zu verwenden, kann vorteilhaft auch nur ein einziger Integrator verwendet werden, wobei die Ausgangsspannungen S8 des Phasenkomparators 12 der aufeinanderfolgenden Messungen dann in entgegengesetzter Spannungsrichtung an den einen Integrator angelegt werden, so dass bei der ersten Phasenmessung auf- und bei der zweiten Phasenmessung abintegriert wird oder umgekehrt. Das dadurch erzeugte Ausgangssignal des Integrators stellt dann letztendlich wiederum ein Differenzsignal S9 und somit ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals 1 dar und kann zur Bestimmung von Objekten im Überwachungsbereich Ü dienen. In diesem Fall kann das Ausgangssignal des einen Integrators direkt verwendet werden, eine weitere Differenzbildung im Mikrocontroller µC ist dann nicht mehr nötig.Instead of like in 2 shown for each of the two phase measurements within the beam time own integrator 13 respectively. 14 Advantageously, only a single integrator can be used, wherein the output voltages S8 of the phase comparator 12 The successive measurements are then applied in the opposite direction of voltage to the one integrator, so that in the first phase measurement up and in the second phase measurement is disintegrated or vice versa. The output signal of the integrator generated thereby then in turn sets a difference signal S9 and thus a measure of the strength of the receiver bar 3 from the transmission bar 2 received transmission signal 1 and can be used to determine objects in the surveillance area Ü. In this case, the output signal of the one integrator can be used directly, another difference in the microcontroller .mu.C is then no longer necessary.

6 und 7 zeigen ein Diagramm mit zeitlichen Signalverläufen für einen beispielhaften Messvorgang gemäß eines zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche in Patentanspruch 13 den in Merkmal h) angegebenen Varianten entsprechen. 6 and 7 show a diagram with temporal waveforms for an exemplary measuring operation according to a second or third embodiment of the invention, which in claim 13 correspond to the variants given in feature h).

Dabei kann grundsätzlich wieder die in 1 bis 4 gezeigte Ausgestaltung des Lichtgitters 1 verwendet werden, wobei im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Ausgestaltung keine Verbindung, insbesondere keine kabelgestützte Verbindung zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3 besteht. Eine Synchronisierung bzw. Abstimmung zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3 über den Mikrocontroller µC, wie auch im Schaltbild in 2 gezeigt, kann also folglich nicht stattfinden. Eine derartige Ausgestaltung tritt oft dann auf, wenn die Senderleiste 2 und die Empfängerleiste 3 räumlich im großen Abstand zueinander angeordnet sind, und eine Verkabelung aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich oder nicht gewünscht ist.In principle, the in 1 to 4 shown embodiment of the light grid 1 are used, in contrast to the in 1 illustrated embodiment no connection, in particular no cable-based connection between the transmission strip 2 and the receiver bar 3 consists. A synchronization or tuning between the transmission bar 2 and the receiver bar 3 via the microcontroller .mu.C , as in the diagram in 2 therefore can not take place. Such a configuration often occurs when the transmitter strip 2 and the receiver bar 3 spatially arranged at a great distance from each other, and a wiring due to the local conditions is not possible or not desired.

Um Gegenstände dennoch detektieren zu können, wird in beiden Fällen von 6 und 7 eine künstliche Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Phasenmesszeitraum eingefügt. Dabei zeigt die Ausführung nach 6 die in Merkmal g1) von Anspruch 13 angegebene Ausführungen. In order to still be able to detect objects is in both cases of 6 and 7 an artificial phase shift is inserted between the first and second phase measurement periods. The execution shows 6 that in feature g1) of claim 13 specified versions.

Wie dort unschwer zu erkennen, wird die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls L, also das Sendesignal S1, über den gesamten Messzeitraum, also beginnend mit dem ersten Phasenmesszeitraum über die dazwischenliegenden Messpause bis nach dem zweiten Phasenmesszeitraum konstant gehalten.As can easily be seen there, the phase of the frequency-prone signal component of the measuring beam L, so the transmission signal S1 , kept constant over the entire measuring period, ie starting with the first phase measuring period over the intermediate measuring interval until after the second phase measuring period.

Im Gegensatz dazu werden an der mit T_Sprung gezeigten Stelle das Empfänger-Referenzsignal S2 wie auch das Phasenkomparator- Referenzsignal S7 in ihrer Phasenlage verschoben, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel eine bevorzugte Phasenverschiebung von betragsmäßig 90° erfolgt, hier bevorzugt -90°. Durch diese Phasenverschiebung ändert sich das Summensignal S4, so dass hier eine künstliche Phasenverschiebung eingefügt wird. Hierdurch wird letztendlich derselbe Effekt erzeugt wie bei dem anhand von 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele, nämlich dass eine Schwächung des Sendersignals S1, beispielsweise durch einen Gegenstand, eine andere Phasenverschiebung bewirkt als ohne Schwächung des Sendesignals S1, bei dem das Sendesignal S1 in voller Stärke an der Empfängerleiste 3 empfangen wird.In contrast, at the point shown by T _jump , the receiver reference signal S2 as well as the phase comparator reference signal S7 shifted in their phase position, wherein in the illustrated embodiment, a preferred phase shift of amount is 90 °, here preferably -90 °. Due to this phase shift, the sum signal changes S4 , so that here an artificial phase shift is inserted. As a result, ultimately the same effect is generated as in the case of 5 described embodiments, namely that a weakening of the transmitter signal S1 , For example, by an object causes a different phase shift than without weakening the transmission signal S1 in which the transmission signal S1 in full strength at the receiver bar 3 Will be received.

Bei fehlender Abschwächung des Sendesignals S1 ergibt sich am Ausgangssignal des Phasenkomparators 12 wieder eine Pulsfolge S8a, welche im ersten Phasenmesszeitraum einen anderen Tastgrad aufweist als im zweiten Phasenmesszeitraum, so dass die in den Integratoren 13 und 14 aufintegrierten Ausgangssignal S8a am Ende des jeweiligen Integrationsvorgangs einen anderen Endwert erreichen und somit ein von Null unterschiedliches Differenz-Vergleichssignal S9a.In the absence of attenuation of the transmission signal S1 results from the output signal of the phase comparator 12 again a pulse train S8a, which has a different duty cycle in the first phase measuring period than in the second phase measuring period, so that in the integrators 13 and 14 integrated on the output signal S8a reach a different end value at the end of the respective integration process and thus a different from zero differential comparison signal S9a.

Bei vollständiger Abschwächung des Sendesignals S1 (Eingangssignals) bleibt der Tastgrad der am Phasenkomparator 12 ausgegebenen Pulsfolge S8c vor und nach dem Phasensprung bei T, also im ersten Phasenmesszeitraum und im zweiten Phasenmesszeitraum, gleich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Tastgrad dabei 50%, es könnte sich aber auch ein anderer Tastgrad ergeben, abhängig von der Phasenlage des Sendesignals S1 zu den beiden gleichphasigen Referenzsignalen S2 bzw. S7. Der Endwert der im gleich langen Zeitraum aufintegrierten Pulsfolge S8c ist dann vorliegend in beiden Phasenmesszeiträumen gleich hoch, so dass das Differenz-Vergleichssignal S9c ungefähr gleich Null, idealerweise exakt gleich Null ist.At complete attenuation of the transmission signal S1 (Input signal), the duty cycle remains at the phase comparator 12 output pulse sequence S8c before and after the phase jump at T, ie in the first phase measurement period and in the second phase measurement period, the same. In the present embodiment, the duty cycle is 50%, but it could also result in a different duty cycle, depending on the phase position of the transmission signal S1 to the two in-phase reference signals S2 or S7. The final value of the pulse sequence S8c integrated in the same length of time is then the same in both phase measurement periods, so that the difference comparison signal S9c is approximately equal to zero, ideally exactly equal to zero.

Die Höhe des Differenzvergleichssignals S9 stellt somit ein Maß für das Vorhandensein eines Gegenstands dar, wobei ein fehlender oder gegenüber der Vollaussteuerung bei vollständigem Empfang des Sendesignals S1 an der Empfängerleiste 3 sehr kleiner Unterschied zwischen den in den beiden Phasenmesszeiträumen aufintegrierten Ausgangssignalen S8c einen Gegenstand kennzeichnet.The height of the difference comparison signal S9 thus represents a measure of the presence of an object, with a missing or compared to the Vollaussteuerung with complete reception of the transmission signal S1 at the receiver bar 3 very small difference between the integrated in the two phase measurement periods output signals S8c features an object.

Bei der in 7 gezeigten Ausführung entsprechend Merkmal g2) von Anspruch 13 wird anstelle der in 6 gezeigten Phasenverschiebung von Empfänger-Referenzsignal S2 und Phasenkomparator-Referenzsignal S7 das Sendesignal S1 zwischen den beiden Phasenmesszeiträumen zum Zeitpunkt T_Sprung phasenverschoben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Phasenverschiebung vorteilhaft betragsmäßig 90°, hier bevorzugt -90°.At the in 7 shown embodiment according to feature g2) of claim 13 will replace the in 6 shown phase shift of the receiver reference signal S2 and phase comparator reference signal S7 the transmission signal S1 phase shifted between the two phase measurement periods at time T _jump . In the illustrated embodiment, the phase shift is advantageously 90 ° in absolute terms, here preferably -90 °.

Durch diese Phasenverschiebung ändert sich das Summensignal S4, so dass hier eine künstliche Phasenverschiebung eingefügt wird. Hierdurch wird letztendlich derselbe Effekt erzeugt wie bei dem anhand von 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele, nämlich dass eine Schwächung des Sendersignals S1, beispielsweise durch einen Gegenstand, eine andere Phasenverschiebung des Summensignals S4 bewirkt als ohne Schwächung des Sendesignals S1, bei dem das Sendesignal S1 in voller Stärke an der Empfängerleiste 3 empfangen wird. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Phasenverschiebung des Sendesignals S1 erfolgt, verschiebt sich der Tastgrad des Ausgangssignals S8 des Komparators 12 zu Werten kleiner 50%, so dass das Differenzvergleichssignal S9a im zweiten Phasenmesszeitraum langsamer steigt als im ersten Phasenmesszeitraum.Due to this phase shift, the sum signal changes S4 , so that here an artificial phase shift is inserted. As a result, ultimately the same effect is generated as in the case of 6 described embodiments, namely that a weakening of the transmitter signal S1 For example, by an object, a different phase shift of the sum signal S4 causes as without weakening the transmission signal S1 in which the transmission signal S1 in full strength at the receiver bar 3 Will be received. As in the present embodiment, the phase shift of the transmission signal S1 takes place, shifts the duty cycle of the output signal S8 of the comparator 12 to values less than 50%, so that the difference comparison signal S9a increases more slowly in the second phase measurement period than in the first phase measurement period.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die vorbeschriebene Erfindung eine einfachere und sichere Detektion von Gegenständen in Lichtgittern erfolgen kann. Da die Detektion auf der Erzeugung eines Differenzvergleichssignals basiert, kann eine Phasenverschiebung des Summensignals zwischen erster und zweiter Phasenmessung erzeugt werden durch Messungen mit und ohne Sendesignal oder auch durch Messungen mit kontinuierlichem Sendesignal und Phasenverschiebung des Sendesignals oder des Empfänger-Referenzsignals, ggf. gleichlaufend auch des Empfänger-Referenzsignals, zwischen dem ersten und zweiten Phasenmesszeitraums.In summary, it can be stated that a simpler and reliable detection of objects in light grids can take place by means of the above-described invention. Since the detection is based on the generation of a difference comparison signal, a phase shift of the sum signal between the first and second phase measurement can be generated by measurements with and without transmission signal or by measurements with continuous transmission signal and phase shift of the transmission signal or the receiver reference signal, possibly concurrently also the Receiver reference signal, between the first and second phase measurement period.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Lichtgitterlight Curtain
22: Sendeleiste (TX)Sendbar (TX)
2a2a: Sendeelemente (IR-Diode)Transmitting elements (IR diode)
2b2 B: Schieberegister SendeelementeShift register transmitter elements
2c 2c: Schalterswitch
33: Empfängerleiste (RX)Receiver strip (RX)
3a3a: Empfängerelemente (IR-Diode)Receiver elements (IR diode)
3b3b: Schieberegister EmpfängerelementeShift register receiver elements
3c3c: ReferenzsignalerzeugereinheitReference signal generator unit
3d3d: Summiereinheitsumming
3e3e: Verstärkeramplifier
44: Steuereinheit (Controller)Control unit (controller)
4A4A: Ausgang Steuereinheit zu SendeleisteOutput control unit to transmission bar
4E4E: Eingang Steuereinheit von EmpfängerleisteInput control unit from receiver bar
55: Kabel Steuereinheit SendeleisteCable control unit transmission bar
66: Kabel Steuereinheit EmpfängerleisteCable control unit receiver bar
77: Spannungsversorgungpower supply
88th: übergeordnete Steuerunghigher-level control
99: Pufferverstärkerbuffer amplifier
1010: LC-Parallelschwingkreis (Signaltrenneinheit)LC parallel resonant circuit (signal separation unit)
1111: Sinus-Rechteck-Umformereinheit (Signalwandlereinheit)Sine-to-square converter unit (signal converter unit)
1212: Phasenkomparatorphase
1313: erster Integratorfirst integrator
1414: zweiter Integratorsecond integrator
1515: Analog-Digital-WandlerAnalog to digital converter
µC.mu.C: Mikrocontroller microcontroller
S1S1: Sendesignal (auch Eingangssignal)Transmission signal (also input signal)
S2S2: Empfänger-ReferenzsignalReceiver reference signal
S3S3: Empfangssignalreceive signal
S4S4: Summensignalsum signal
S5S5: Sinusspannungsinusoidal voltage
S6S6: Logiksignallogic signal
S7S7: Phasen- oder Logik-ReferenzsignalPhase or logic reference signal
S8S8: Phasenkomparator-AusgangssignalPhase comparator output signal
S9S9: Differenzsignale zwischen Ausgangssignal der IntegratorenDifference signals between the output signal of the integrators
aa: Sendesignal wird voll empfangen (keine Unterbrechung)Transmission signal is fully received (no interruption)
bb: Sendesignal wird abgeschwächt empfangenTransmission signal is received attenuated
cc: Sendesignal wird nicht empfangen (Unterbrechung od. kein Sendesignal)Transmission signal is not received (interruption or no transmission signal)

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1950584 A1 [0004]

Claims

Light grating (1) with a first transmitting element (2a) for emitting a first, at least one frequency-prone signal component containing measuring beam (L) to a from the transmitting element (2a) spatially separated first receiver element (3a), wherein the receiver element (3a) for converting the received Measuring beam (L) and a measuring beam (L) possibly superimposed interference signal in a received signal (S3a, S3b, S3c), in particular a current signal is set up, characterized in that a) a reference signal generating unit (3c) for generating a receiver reference signal (S2) and a summation unit (3d) for generating a sum signal (S4a, S4b, S4c) by summation of the receiver reference signal (S2) with the received signal (S3a, S3b, S3c) is provided, b) one of the summing unit (3d) downstream signal separation unit (10) is provided for separating the interference signal from the frequency-prone signal component, c) a signal downstream of the signal separation unit (10) d) the signal converter unit (11) has a phase comparator (12) for comparing the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10 e) is connected downstream of the phase comparator (12) to a comparator unit (13, 14, 15, μC) for comparing a first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (S8a, S8b, S8c) generated during a first phase measuring period 12) and a second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) generated during a second phase measuring period different from the first phase measuring period.

Light curtain (1) to Claim 1 characterized in that the comparator unit (13, 14, 15, μC) comprises a first integrator (13) for integrating the first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the first phase measurement period and a second integrator (14) for integrating the second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the second phase measurement period, and wherein the comparator unit (13, 14, 15, μC) for forming a difference between the two integrated output signals (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12).

Light curtain (1) to Claim 1 characterized in that the comparator unit (13, 14, 15, μC) comprises an integrator for integrating the first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the first phase measurement period and for integrating the second output signal (S8a , S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the second phase measurement period or vice versa.

Light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal separation unit comprises a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit, in particular LC parallel resonant circuit (10).

Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the signal separation unit (10) is preceded by a buffer amplifier (9) with a low-impedance input for the sum signal (S4a, S4b, S4c) and / or a high-impedance output.

Light grating (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiver reference signal (S2) has the same waveform and frequency as the frequency-prone signal component of the measurement beam (L), but out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °.

Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal is a pulse train, in particular a rectangular pulse train, predetermined frequency and amplitude.

Light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the light grid (1) comprises a transmission strip (2) with the first transmitting element (2a) and further transmitting elements.

Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the light grid (1) comprises a receiver strip (3) with the first receiver element (3a) and further receiver elements (3a).

Light curtain (1) to Claim 9 , characterized in that the reference signal generating unit (3c) and the summing unit (3d) are contained in the receiver strip (3).

Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the summing unit (3d) is followed by an amplifier (3e).

Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting element (2a) and / or the receiver element (3a) with a control unit (4) for driving and / or reading the transmitting element (2a) and / or the receiver element ( 3a) is connected.