DE2059010A1

DE2059010A1 - Light barrier with constant response threshold

Info

Publication number: DE2059010A1
Application number: DE19702059010
Authority: DE
Inventors: Alfons Endl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-01
Filing date: 1970-12-01
Publication date: 1972-06-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit konstanter Ansprechschwelle.The invention relates to a light barrier with a constant response threshold.

Derartige Lichtschranken werden benötigt, wenn ein Ausgangssignal nicht erst bei vollständiger Unterbrechung des Lichtstrahles, sondern bereits bei teilweiser Abdunkelung erzeugt werden soll. Ein Beispiel hierfür ist das sichere Erfassen kleiner Teile, deren Abmessungen wesentlich geringer sind als der Querschnitt des Lichtbündels, oder die Verwendung der Lichtschranke als Grenzwertmelder beim Eintauchen eines Gegenstandes.Such light barriers are needed when there is an output signal not only when the light beam is completely interrupted, but already at partial darkening is to be generated. An example of this is the secure one Detection of small parts whose dimensions are significantly smaller than the cross-section of the light beam, or the use of the light barrier as a limit indicator for Immersing an object.

Normale Lichtschranken sind für solche Aufgaben auch bei entsprechender Einstellung ihrer Ansprechschwelle nicht geeignet da durch Helligkeitsschwankungen der Lichtquelle Verstärkerdrift oder Verschmutzen der Optik der Schaltpunkt verschoben wird.Normal light barriers are also suitable for such tasks Setting your response threshold is not suitable because of fluctuations in brightness the light source amplifier drift or contamination of the optics the switching point shifted will.

Wird zur Vermeidung dieses Nachteils, wie allgemein bekannt, die Abstrahlung der Lichtquelle durch einen eignen photoelektrischen Wandler überwacht und geregelt, so wird dafür ein zweiter photoelektrischer Wandler benötigt, dessen Empfindlichkeit ebenfalls schwanken kann. Außerdem wird eine Änderung der Verstärkung im Arbeits- oder im Überwachungskreis eine Verschiebung der Schaltschwelle verursachen, die nicht kompensiert wird.As is well known, radiation is used to avoid this disadvantage the light source is monitored and regulated by its own photoelectric converter, a second photoelectric converter is required for this, its sensitivity can also fluctuate. In addition, a change in the gain in the labor or cause a shift in the switching threshold in the monitoring circuit, which is not compensated.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung zu schaffen, mit deren Hilfe die Ansprechschwelle einer Licht -schranke unter Verwendung nur eines photoelektrischen Wandlers sehr konstant gehalten werden kann.The invention is therefore based on the object of a simple circuit arrangement to create, with the help of which the response threshold of a light barrier using only one photoelectric converter can be kept very constant.

Die erfindungsgemäße Lichtschranke ist dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Arbeitskreis für die Signalverarbeitung ein Überwachungskreis vorgesehen ist, der aus einem Schalter, einem Kondensator und einem Differenzverstärker besteht wobei die am Kondensator anliegende Spannung im Differenzverstärker mit einer konstanten Vergleichsspannung verglichen und die Differenz zur Regelung des gemeinsamen Verstärkers oder zur Regelung der Abstrahlungsleistung der Strahlungsquelle dient, und daß der Schalter bei Erreichen der eingestellten Ansprechschwelle im Arbeitskreis geöffnet wird, so daß die am Kondensator anliegende Spannung auch während des Eingriffs als Vergleichsspannung für den Differenzverstärker zur Verfügung steht.The light barrier according to the invention is characterized in that A monitoring circuit is provided parallel to the working group for signal processing which consists of a switch, a capacitor and a differential amplifier where the voltage across the capacitor in the differential amplifier is constant Comparison voltage compared and the difference to control the common amplifier or to regulate the radiation power of the radiation source, and that the Switch open when the set response threshold is reached in the working circuit will so that the voltage applied to the capacitor also during of the intervention is available as a comparison voltage for the differential amplifier.

Um ein Absinken der Spannung am Kondensator bei geöffnetem Schalter zu vermeiden, muß der Differenzverstärker einen möglichst hochohmigen Eingang aufweisen. Bspw. kann als Eingang hierfür ein Feldeffekt-Transistor verwendet werden.A drop in the voltage across the capacitor when the switch is open To avoid this, the differential amplifier must have an input with as high an impedance as possible. For example, a field effect transistor can be used as an input for this.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur 1 dargestellt, wobei als Beispiel eine Impuls- Lichtschranke mit getrenntem Sender und Empfänger gewählt wurde. Die Schaltung kann aber ebenso in einer Reflexlichtschranke Verwendung finden.An embodiment of the invention is shown in Figure 1, with a pulse light barrier with separate transmitter and receiver as an example was chosen. The circuit can also be used in a reflex light barrier Find.

Die Arbeitsweise der Lichtschranke ist folgende: Bei nicht abgedecktem Strahlengang der Lichtschranke fällt die vom Sender 1 ausgesandte Strahlung auf den photoelektrischen Wandler 2 der bspw. aus einem Siliziumphotoelement besteht. Das entstehende Signal wird im Verstärker 3 verstärkt und im Arbeitskreis der Schaltung durch eine Diode 4 und eine Kapazität 5 gleichgerichtet. Über eine einstellbare Schwellwertschaltstufe 6 wird ein Relais 7 betätigt, es kann aber auch ein elektronisiher Ausgang anstelle des Relais 7 verwendet werden. Die bis jetzt beschriebene Schaltung entspricht den bekannten Schaltungen bei Impuls- bzw. Wechsellichtschranken.The mode of operation of the light barrier is as follows: When it is not covered The beam path of the light barrier is incident on the radiation emitted by the transmitter 1 the photoelectric converter 2, which consists, for example, of a silicon photo element. The resulting signal is amplified in amplifier 3 and in the working circuit of the circuit rectified by a diode 4 and a capacitance 5. Via an adjustable Threshold switching stage 6, a relay 7 is actuated, but it can also be an electronic one Output can be used instead of relay 7. The circuit described so far corresponds to the known circuits in pulse or alternating light barriers.

Um den Ansprechschwellwert der Schaltung konstant zu halten, ist neben dem Arbeitskreis ein Überwachungskreis vorgesehen, der aus einer Diode 8 einem vom Relais 7 oder von der elektronischen Ausgangsstufe des Arbeitskreises betätigten Schalter 9 und einer Kapazität 10 als Speicher besteht.In order to keep the response threshold of the circuit constant, is next to the working group provided a monitoring circuit, which consists of a diode 8 one from Relay 7 or actuated by the electronic output stage of the working group Switch 9 and a capacity 10 as a memory.

Der Schalter 9 kann bspw. ein Kontakt des Relais 7 sein. Er kann aber auch aus einem vom Signalverarbeitungskreis gesteuertem Reedkontakt oder einem elektronischen Schalter, einem bipolaren Transistor oder Feldeffekttransistor bestehen.The switch 9 can be a contact of the relay 7, for example. But he can also from a reed contact controlled by the signal processing circuit or an electronic one Switch, a bipolar transistor or field effect transistor.

Der Schalter 9 ist bei nicht abgedecktem Strahlengang der Lichtschranke geschlossen und der Kondensator 10 lädt sich entsprechend der anstehenden Signalhöhe und dem Wert des Ableitwiderstandes 13 auf. Die am Kondensator 10 entstehende Spannung liegt an einem sehr hochohmigen Eingang des Differenzverstärkers 11 an und wird mit einer Konstantspannungsquelle 12 entnommenen Gleichspannung verglichen. Die Differenzspannung der beiden Spannungsquellen dient zur Regelung des beiden Schaltungskreisen gemeinsamen Verstärkers 3. Sie kann aber auch dazu verwendet werden, die Abstrahlung der Strahlungsquelle 1 zu regeln (Fig. 2).The switch 9 is the light barrier when the beam path is not covered closed and the capacitor 10 is charged according to the pending signal level and the value of the bleeder resistor 13. The one on the capacitor 10 The resulting voltage is applied to a very high-impedance input of the differential amplifier 11 and is compared with a constant voltage source 12 taken DC voltage. The differential voltage of the two voltage sources is used to regulate the two Circuits common amplifier 3. It can also be used to to regulate the emission of the radiation source 1 (Fig. 2).

Der Widerstand 13 bestimmt die Regelzeitkonstante des Überwachungskreises bei geschlossenem Schalter 9 und kann entsprechend gewählt werden.The resistor 13 determines the control time constant of the monitoring circuit when switch 9 is closed and can be selected accordingly.

Auf die beschriebene Weise werden langsame Änderungen der Signalhöhe, die bspw. durch Verschmutzen der Optik, sich ändernde Strahlungsleistung der Quelle 1 oder durch Verstärkerdrift verursacht werden, kompensiert.Slow changes in the signal level, for example, due to soiling of the optics, changing radiation power of the source 1 or caused by amplifier drift.

Bei Eintritt eines Gegenstandes in den Strahlengang, was normalerweise relativ rasch erfolgt, wird der Schwellwert in der Schaltstufe 6 unterschritten und das Relais 7 betätigt, bevor der Überwachungskreis dieser Änderung folgen kann. Gleichzeitig wird durch das Relais 7 der Sc halter 9 geöffnet und die zuletzt im Kondensator 10 gespeicherte Ladung hält die Eingangsspannung am Differenzverstärker 11 aufrecht. Die Regelung des Verstärkers 3 bzw. der Lichtquelle 1 wird also trotz des unterbrochenen Strahlenganges fortgesetzt, bis das Hindernis wieder aus dem Strahlengang entfernt ist. Die erforderliche Zeitdauer der Speicherung bei geöffnetem Schalter 9 kann durch entsprechende Bemessung des Kondensators 10 und des Eingangswiderstandes des Differenzverstärkers 14 erreicht werden.When an object enters the beam path, which is normally occurs relatively quickly, the threshold value in switching stage 6 is not reached and the relay 7 is actuated before the monitoring circuit can follow this change. At the same time the relay 7 of the Sc holder 9 is opened and the last in the The charge stored in capacitor 10 holds the input voltage to the differential amplifier 11 upright. The control of the amplifier 3 or the light source 1 is therefore in spite of of the interrupted beam path continued until the obstacle comes out of the Beam path is removed. The time required to store it when the Switch 9 can be made by appropriately dimensioning the capacitor 10 and the input resistance of the differential amplifier 14 can be achieved.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Schaltung sowohl bei Gleichlicht als auch bei Wechsellicht- und Impulslichtschranken verwendet werden. Besonders vorteilhaft iSt die Anwendung bei Impulslichtschranken, deren Strahlungsquelle aus einer Lumineszenzdiode besteht. Diese Lichtschranken bieten eine sehr einfache Möglichkeit zur Regelung der Strahlungsintensität durch Regelung des Leistungsverstärkers 14 wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die für den Betrieb der Lumineszenzdiode 1 erforderlichen Impulse werden im Impulsgenerator 15 erzeugt und im Leistungs-Verstärker 14 soweit verstärkt, daß die am Kondensator 10 anliegende Spannung immer konstant bleibt.In principle, the circuit according to the invention can be used with constant light as well as with alternating light and pulsed light barriers. Particularly It is advantageous to use it with pulsed light barriers whose radiation source is off a light emitting diode. These light barriers offer a very simple option for regulating the radiation intensity by regulating the power amplifier 14 as shown in FIG. The necessary for the operation of the light emitting diode 1 Pulses are generated in the pulse generator 15 and in the power amplifier 14 so far reinforced that the voltage applied to the capacitor 10 always remains constant.

Im Fall einer Gleichlichtschranke können bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel natürlich die Gleichrichterdioden 4 und 8 sowie der Kondensator 5 entfallen. Der Kondensator 10 ist als Speicherelement auch dann erforderich .In the case of a constant light barrier, in the exemplary embodiment shown Of course, the rectifier diodes 4 and 8 and the capacitor 5 are omitted. Of the Capacitor 10 is then also required as a storage element.

Claims

Expectations

c7 1st light barrier with constant response threshold, characterized by that parallel to the working group (4-7) for signal processing a monitoring circuit is provided, which consists of a switch (9), a capacitor (10) and a differential amplifier (11), where the voltage across the capacitor 0) is in the differential amplifier (11) is compared with a constant comparison voltage (12) and the difference to Regulation of the common amplifier (3) or to regulate the radiation power the radiation source (1) is used, and that the switch (9) when the set Response threshold is opened in the working circuit, so that the capacitor (10) applied Voltage also during the intervention as a comparison voltage for the differential amplifier (11) is available.

2. Light barrier according to claim 1, characterized in that as Radiation source (1) a GaAs diode is used and that the control of the radiation power the GaAs diode is carried out by regulating the pulse amplifier (14).

3. Light barrier according to claim 1, characterized in that im Case of an alternating light or pulsed light barrier in the working and monitoring circuit One diode each (4 or 8) and an additional smoothing capacitor in the working group (5) is provided.

4. Light barrier according to claim 1, characterized in that for Achieving a high-resistance input on the differential amplifier (11) field effect transisto can be used.

5. Light barrier according to claim 1, characterized in that as Switch (9) of the monitoring circuit it uses a relay contact of the relay (7) will.

6. Light barriers according to claim 1, characterized in that as Switch (9) of the monitoring circuit is a reed contact controlled by the signal processing circuit (6) is used.

7. Light barrier according to claim 1, characterized in that as Switch (9) of the monitoring circuit is a bipolar transistor or a field effect transistor controlled by the signal processing circuit (6) is used.