DE2044456C3 - Anordnung zur Überwachung von Impulslichtschranken - Google Patents

Description

50

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überwachung von Impulslichtschranken, bei der der optische Impuls durch einen parallellaufenden elektrischen oder optischen Impuls kontrolliert wird und beide Impulse empfangsseitig in elektrische, verstärkte Impulse verwandelt werden und die Laufzeiten auf der zu sichernden Strecke wie auf der zur Überwachung dienenden Strecke angeglichen werden, insbesondere zur Sicherung von langen Fensterfronten od. dgl.

Die bekannten Anordnungen von Impulslichtschranken verwenden meist natürliche Lichtquellen zur Erzeugung von Pulslicht Dieser Pulslichtstrahl ist inkohärent und besitzt eine schlechte Fokussierung, die nur durch einen hohen apparativen Aufwand verbessert werden kann. Dadurch ist der Lichtverlust nicht unerheblich, und es gelingt nicht, mit dem Lichtstrahl größere Entfernungen so zu überbrücken, daß auch bei schlechten Sichtverhältnissen, wie z. B. bei Nebel oder Raucheinwirkung, ein einwandfreies Funktionieren der Lichtschranke gewährleistet ist Es ist nach der DT-OS 20 07 840 ein Lichtschutzgitter bekannt, das infolge der verwendeten Lumineszenzlichtquellen nur für kurze zu sichernde Strecken einsetzbar ist Bei diesem Verfahren werden zwei benachbarte Überwachungsstrahlen empfangsseitig in elektrische Impulse verwandelt und an einer bistabilen Stufe ausgewertet Das geschieht derart, daß die Stufe beim Eintreffen des 1. Strahls bzw. seines elektrischen Impulses auf »0« schaltet, der zweite zeitlich verzögerte Strahl diese wieder in den Zustand »L« versetzt. Solange dieser Zyklus nicht gestört wird durch Unterbrechen eines Strahls, wird keine Störung angezeigt. Da jedoch die zeitliche Verzögerung des 2. Strahls im Empfangsteil geschieht, merkt man eine Verzögerung des Strahls, die auf der zu sichernden Strecke entsteht, nicht.

Verlängert man den Strahl künstlich durch z. B. 4 Spiegel, so verlängert sich seine Laufzeit, aber dieser Umstand löst bei der vorgenannten Anordnung keinen Alarm aus.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Überwachung von Impulslichtschranken zu schaffen, die auch bei größeren Entfernungen sicher arbeitet, die unempfindlich gegen Fremdeinflüsse wie z. B. Nebel oder Rauch ist, die durch einen Lichteinfall auf der Lichtwellenlänge der Lichtimpulsschranke nicht zu einem Fehlalarm veranlaßt wird und die selbst dann, wenn der Lichtstrahl durch geschicktes Ausspiegeln umgeleitet und dadurch verzögert wird, einen sicheren Betrieb gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sendeseitig ein Impulslaser vorgesehen ist, dessen Strahl bei Verlassen des Lasers durch die Spiegel in zwei oder mehrere Strahlenbündel geteilt wird, von denen die einen als Sicherungsstrahlen über das zu sichernde Objekt zum Sicherungskreis des Empfängers laufen und die anderen als Überwachungsstrahlen über eine vor Störungen gesicherte Strecke zum Überwachungsteil des Empfängers gelangen, daß das über die Sicherungsstrecke empfangene elektrische Signal als positiver elektrischer Impuls / einer Koinzidenzschaltung zugeführt wird und daß der über die Überwachungsstrecke des Empfängers und in ein elektrisches Signal umgewandelte Laserimpuls in einer nachfolgenden einstellbaren Impulsverzögerungsstufe derart verzögert wird, daß sowohl der Impuls der Sicherungsstrecke als auch der Impuls der Überwachungsstrecke gleichzeitig an einer Schaltung anliegen, wenn die zu sichernde Lichtimpulsstrecke nicht unterbrochen ist.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß an Stelle des Überwachungsstrahles ein über die Kabelstrecke kommender Steuerimpuls, der zum Laserimpuls durch die Laufzeit im Kabel und gegebenenfalls in einer Regenerationsanordnung zeitlich verschieden ist durch eine einstellbare Impulsverzögerungsstufe so verzögert wird, daß sowohl der Impuls der Lichtstrecke als auch der Impuls der Kabelstrecke gleichzeitig an der Koinzidenzschaltung anliegen, wenn die zu sichernde Lichtimpulsstrecke nicht unterbrochen ist.

Wie in der Erfindung vorgesehen, werden zur Vermeidung von Störungen sämtliche Spannungen stabilisiert

Durch die vorteilhafte Verwendung von Impulslasern, die durch hohe zeitliche und räumliche Kohärenz gekennzeichnet sind und die eine große Intensität besitzen, wird die Reichweite selbst bei schlechten Sichtverhältnissen erheblich verbessert, und durch die

Impulsverzögerungsstufe im Überwachungsteil kann jeder Laufzeitunterschied zwischen der Sicherungsstrecke und der Uberwachungsstrecke angeglichen werden. Wird der Sicherungsstrahl durch Spiegelung umgeleitet, so wird der Laufzeitunterschied verändert, und es kommt zu einer Alarmanzeige. Dadurch, daß der Empfänger nur während der kurzen Stromimpulszeit die Strecke kontrolliert, spricht er während der restlichen Zeit bis zum nächsten Stromimpuls auf eingespiegelte Lichtsignale auch auf der Laserwellenlänge nicht an.

Ein Ausfühningsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine mögliche Ausführung des Sendeteils,

Fig.2 eine mögliche Ausführung des Empfangsteils bei der Verwendung eines Sicherungsstrahls und eines Ü berwachungsstrahls,

F i g. 3 eine mögliche Ausführung des Überwachungsteils, bei dem der Überwachungsimpuls über eine Kabelstrecke gesendet wird,

F i g. 4 ein Impulsdiagramm.

In F i g. 1 ist eine mögliche Ausführungsform des Senders dargestellt Sie besteht im wesentlichen aus dem Niederfrequenzgenerator IG, einem Impulsformer IF, einer Impulsverzögerungsschaltung /Vl, einem Impulsstromgenerator /5 für den Strom durch den Laser, einem Spannungswandler £.5 zur Erzeugung der Laserspannung, dem Laser LA selber und aus zwei Spannungsstabilisierungsschaltungen STX und ST2, um Schwankungen in der Versorgungsspannung -I- U kompensieren zu können. Der austretende Laserstrahl wird durch die Spiegel SPi ... SP4 in zwei Strahlenbündel unterteilt, von denen das eine über das zu sichernde Objekt zum Empfänger gelangt und das andere durch einen gesicherten Raum zum Empfänger geleitet wird.

Der in Fig.2 dargestellte Empfänger besteht im wesentlichen aus den beiden Fotodioden PWl und PH2, den Verstärkern Vl ... V4, der Impulsverzögerungsschaltung IV2, der Koinzidenzschaltung KS, den Impulsverzögerungsschaltungen IVZ und /V4, der Anzeigeschaltung AZ und den Spannungsstabilisierungsschaltungen ST3 und ST4. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Leitungen der Spannungsversorgung in sämtlichen Zeichnungen weggelassen.

Fig.3 zeigt eine mögliche andere Ausführungsform des Überwachungsteils, wenn der Überwachungsimpuls über eine Kabelstrecke gesendet wird. Sie tritt an die Stelle der Überwachungsschaltung (7in F i g. 2 und wird an den Klemmen b und c angeschlossen. Sie besteht im wesentlichen aus einer gegebenenfalls notwendigen Schaltung zur Impulsregeneration IR, aus einer Impulsverzögerungsstufe /V5 und einer Anordnung IK zur Stromimpulserzeugung für die Koinzidenzschaltung KS.

Anhand der Fig. I bis 3 und dem Impulsdiagramm, dargestellt in Fig.4, läßt sich die Wirkungsweise der Überwachung der Lichtschranke anschaulich erläutern.

Das vom Impulsgenerator IG erzeugte Signal D wird einmal nach Durchlaufen von zwei Gattern IF in ein Rechtecksignal Fgeformt und über einen Emitterfolger EFauf das Koaxialkabel zum Empfänger gegeben, wenn das Überwachungssignal über eine Kabelstrecke zum Überwachungsteil des Empfängers geleitet wird. Zum anderen gelangt es auf einen monostabilen Multivibrator /Vl zur Impulsverzögerung, dessen positive Flanke des Ausgangssignals F den Stromimpulsgenerator /S steuert Der Strom G durch die Laserdiode LA steuert die Lichtemission des Lasers. Soll zur Überwachung der Laserstrahl selbst verwendet werden, so wird er durch die Spiegel SP1 ... SP4 in einen Überwachungsstrahl und einen Sicherungsstrahl unterteilt, von denen der Sicherungsstrahl über das zu sichernde Objekt zum Sicherungsteil 5 des Empfängers läuft und der Überwachungsstrahl durch einen geschützten Raum zum Überwachungsteil O geleitet wird. Die beiden empfangenen Laserstrahlen werden durch die Fotodioden PWl und PH2 wieder in elektrische Signale verwandelt und durch die Verstärker Vl ... V4 verstärkt Das so verstärkte Empfangssignal H wird im Überwachungsteil durch die Impulsverzögerungsschaltung /V2 zum Angleichen der Laufzeiten über die beiden verschiedenen Strecken verzögert und steht nach Umkehrung in einem Gatter G21 der Koinzidenzschaltung KS ebenso wie das umgekehrte Signal des Sicherungsteils als positiver Impuls / am Eingang des Koinzidenzgatters G 8 der Koinzidenzschaltung KS.

Wird anstelle des Überwachungsstrahls der Überwachungsimpuls über eine Kabelstrecke zum Empfänger geleitet, so werden die vom Sender kommenden Impulse in, wenn nötig, einer Regenerationsschaltung IR regeneriert. Dieses Signal K wird in einem monostabilen Multivibrator /V5 verzögert, dessen Zeit so eingestellt wird, daß die Anstiegsflanken der beiden an der Koinzidenzschaltung KS anstehenden Impulse sich decken. Der Abgleichbereich ist im Impulsdiagramm am ersten Impuls gestrichelt dargestellt. Die negative Flanke des verzögerten Impulses L steuert den nächsten monostabilen Multivibrator IF, der den Steuerimpuls Mfür die Koinzidenzschaltung Ausliefert, die Länge dieses Impulses ist ungefähr gleich der Länge des Laserimpulses. Liegen nun die beiden Signale / und M an den Eingängen der Koinzidenzschaltung KS, so erhält man am Ausgang ein Signal N. Ist der Lichtweg vom Sender zum Empfänger unterbrochen, so entsteht kein Signal. Das Signal N wird in dem folgenden Multivibrator /V3 verlängert, wobei das Signal O entsteht, das dann dem Antikoinzidenzgatter zugeführt wird. Der Steuerimpuls M der Koinzidenzschaltung ist nach dem Durchlaufen einer Impulsverzögerungsstufe /V4 so weit verzögert, daß er erst einige Nanosek. nach der negativen Flanke des Impulses O am Antikoinzidenzgatter eintrifft und somit eine eindeutige Arbeitsweise des Antikoinzidenzgatters bewirkt. Ist die optische Strecke zwischen Sender und Empfänger gesperrt, so liefert das Antikoinzidenzgatter immer kurz nach dem Eintreffen des Steuersignals des Senders einen Ausgangsimpuls P. Dieser Impuls steuert die Anzeigeschaltung AZ, die eine zweite stabile Lage Q einnimmt und die Alarmanzeigelampe aufleuchten läßt. Die Ruhelage kann durch das Drücken der Löschtaste DL wiederhergestellt werden. Durch diese Schaltung ist es möglich, auch eine nur einmalige Unterbrechung des optischen Weges für längere Zeit zu speichern und Alarmsignal zu geben.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Überwachung von Impulslichtschranken, bei der der optische Impuls durch einen parallellaufenden elektrischen oder optischen Impuls kontrolliert wird und beide Impulse empfangsseitig in elektrische, verstärkte Impulse verwandelt werden und die Laufzeiten auf der zu sichernden Strecke wie auf der zur Überwachung dienenden Strecke angeglichen werden, insbesondere zur Sicherung von langen Fensterfronten od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig ein Impulslaser (LA) vorgesehen ist, dessen Strahl bei Verlassen des Lasers (LA) durch die Spiegel (SP 1... SPA) in zwei oder mehrere Strahlenbündel geteilt wird, von denen die einen als Sicherungsstrahlen (SS) über das zu sichernde Objekt zum Sicherungskreis (S) des Empfängers laufen und die anderen als Überwachungsstrahlen (US) über eine vor Störungen gesicherte Strecke zum Überwachungsteil (O) des Empfängers gelangen, daß das über die Sicherungsstrecke empfangene elektrische Signal als positiver elektrischer Impuls / einer Koinzidenzschaltung (KS) zugeführt wird und daß der über die Überwachungsstrecke (US) des Empfängers und in ein elektrisches Signal umgewandelte Laserimpuls in einer nachfolgenden einstellbaren Impulsverzögerungsstufe (IV2) derart verzögert wird (LX daß sowohl der Impuls (I) der Sicherungsstrecke (SS) als auch der Impuls (L) der Überwachungsstrecke (US) gleichzeitig an einer Schaltung (KS) anliegen, wenn die zu sichernde Lichtimpulsstrecke nicht unterbrochen ist.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekenn- 3s zeichnet, daß an Stelle des Überwachungsstrahls (US) ein über die Kabelstrecke kommender Steuerimpuls, der zum Laserimpuls durch die Laufzeit im Kabel und gegebenenfalls in einer Regenerationsanordnung (IR) zeitlich verschieden ist durch eine einstellbare Impulsverzögerungsstufe (IVS) so verzögert wird, daß sowohl der Impuls (I) der Lichtstrecke als auch der Impuls (M) der Kabelstrecke gleichzeitig an der Koinzidenzschaltung (KS) anliegen, wenn die zu sichernde Lichtimpulsstrecke nicht unterbrochen ist