DE2059656A1 - Light barrier with a circuit to keep the control shaft constant - Google Patents
Light barrier with a circuit to keep the control shaft constantInfo
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Description
Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltschwelle.Light barrier with a circuit to keep the switching threshold constant.
Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltschwelle. Bei bekannten Lichtschranken ändert sich diese Schwelle bei einer Änderung der Lichtintensität der Strahlungsquelle oder bei Verstärkerdrift des Photozellenverstärkers. Soll die Lichtschranke nur dann ein Signal abgeben, wenn der Strahlengang mehr oder weniger vollständig abgedeckt ist, so spielt dies keine Rolle. In manchen Fällen soll die Lichtschranke jedoch bei einer vorbestimmten Teilabdeckung ein Signal erzeugen, wenn nämlich das Eintauchen eines Gegenstandes signalisiert werden soll, oder wenn der Gegenstand selbst nur einen Teil des Lichtbündelquerschnitts abschattet.The invention relates to a light barrier with a circuit for Keeping the switching threshold constant. This changes with known light barriers Threshold in the event of a change in the light intensity of the radiation source or in the event of amplifier drift of the photocell amplifier. Should the light barrier only emit a signal, if the beam path is more or less completely covered, then this plays not matter. In some cases, however, the light barrier should be at a predetermined Partial coverage generate a signal, namely when an object is immersed is to be signaled, or if the object itself is only part of the light beam cross-section shadows.
In diesen Fällen verwendet man Lichtschranken, bei denen die Schaltschwelle konstant gehalten wird. Dies geschieht bspw. dadurch, daß durch eine zweite Photozelle die Abstrahlung der Lichtquelle über -wacht und reguliert wird. Dabei wird aber eine Änderung der Ver -stärkung der nachgeschalteten Verstärker nicht erfasst, so daß diese Methode für höhere Genauigkeitsanforderungen nicht ausreicht.In these cases, photoelectric barriers are used with which the switching threshold is kept constant. This happens, for example, by a second photocell the radiation of the light source is monitored and regulated. But it will a change in the gain of the downstream amplifier is not recorded, so that this method is not sufficient for higher accuracy requirements.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke zu schaffen die sich durch eine sehr hohe Konstanz der Schaltschwelle bei allen möglichen Änderungen der elektrischen Parametern auszeichnet.The invention is based on the object of creating a light barrier which is characterized by a very high constancy of the switching threshold for all possible changes of the electrical parameters.
Dies wird dadurch erreicht, daß ein erster Schalter vorgesehen ist, der die von den beiden photoelektrischen Wandlern erzeugten Signale ab -wechselnd einem Verstärker zuführt, daß ein nachgeschalteter synchron arbeitender zweiter Schalter die verstärkten Signale wieder trennt und auf einen Arbeitskreis und einen Überwachungskreis verteilt, und daß das im Überwachungskreis erzeugte Gleichspannungssignal in einem Differenzverstärker mit einer Konstantspannungsquelle entnommenen Gleichspannung verglichen und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers zur Regelung der Abstrahlung der Strahlungsquelle oder zur Regelung des Verstärkungsgrades des gemeinsamen Verstärkers benützt wird.This is achieved in that a first switch is provided, alternating between the signals generated by the two photoelectric converters an amplifier supplies that a downstream synchronously operating second Switches the amplified signals again and separates them on a working group and a Monitoring circuit distributed, and that the DC voltage signal generated in the monitoring circuit DC voltage taken in a differential amplifier with a constant voltage source compared and the output signal of the differential amplifier for controlling the radiation of the Radiation source or to regulate the gain of the common amplifier is used.
Eine besonders vorteilhafte Schaltung ergibt sich, wenn als Strahlungs -quelle eine Lumineszenzdiode verwendet wird und dabei die Regelung an dem zum Betrieb dieser Diode vorgesehenen Impulsverstärker erfolgt.A particularly advantageous circuit results when as a radiation -source a light emitting diode is used and thereby the regulation on which to operate this diode provided pulse amplifier takes place.
Als Schalter werden zweckmäßigerweise kontaktlose elektronische Schalte r in Halbleiterbauweise verwendet.Contactless electronic switches are expediently used as switches r used in semiconductor construction.
In den Figuren ist ein Avsführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.An exemplary embodiment of the invention is shown in the figures.
Fig. 1 zeigt eine mögliche optische Anordnung einer Lichtschranke, wobei eine Reflexlichtschranke gezeigt ist, bei der die notwendige Trennung von Sende - und Empfangslichtstrom durch ein keilförmiges Element erfolgt.Fig. 1 shows a possible optical arrangement of a light barrier, whereby a reflex light barrier is shown, in which the necessary separation of Transmitting and receiving luminous flux takes place through a wedge-shaped element.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung unter Verwendung einer Lum i neszenzdiode als Strahlungsquelle und Fig. 3 die dabei auftretenden Impulsdiagramme.Fig. 2 shows an embodiment of the circuit using a luminescent diode as the radiation source and FIG. 3 the occurring Pulse Diagrams.
Die Arbeitsweise der Lichtschranke ist folgende: Die in Fig. 1 von der Strahlungsquelle 1 ausgesandte Strahlung fällt gleichzeitig auf die beiden photoelektrischen Wandler 2 und 3, wobei der Wandler 2 das Licht empfängt, das über die zu überwachende Strecke gelaufen ist und vom Reflektor 4 zurückgeworfen wird. Der Wandler 3, der zur Überwachung dient, kann direkt vom Licht innerhalb der Lichtschranke beaufschlagt werden, also bspw. von dem vom Keil 5 reflektierten Licht.The mode of operation of the light barrier is as follows: The in Fig. 1 of the radiation source 1 emitted radiation falls simultaneously on the two photoelectric Converter 2 and 3, where the converter 2 receives the light passing through the Has run and is thrown back by the reflector 4. The converter 3, the is used for monitoring, can be acted upon directly by the light inside the light barrier by the light reflected by the wedge 5, for example.
Beide Empfänger 2 und 3 erzeugen somit synchrone Signale, von denen jeweils eines über einen elektronischen Schalter 6 auf einmgemeinsamen Ve stärker 7 arbeitet. Nach entsprechender Verstärkung werden die Signalfolgen durch einen weiteren elektronischen Schalter 8 wieder getrennt, und zwar gelangt das vom photoelektrischen Wandler 2 erzeugte Signal in einen Arbeitskreis, der aus einem Gleichrichter 9 und einem nachfolgenden Schwellwertschalter 10 und dem Relais 11 besteht. Dieser Zweig der Schaltung kann jedoch auch einen Proportionalausgang besitzen, wenn die Lichtschranke für Messzwecke verwendet wird.Both receivers 2 and 3 thus generate synchronous signals, one of which one at a time via an electronic switch 6 on a common Ve stronger 7 works. After appropriate amplification, the signal sequences are through a further electronic switch 8 again separated, and although got the signal generated by the photoelectric converter 2 in a working group that consists of a rectifier 9 and a subsequent threshold switch 10 and the relay 11 exists. However, this branch of the circuit can also have a proportional output if the light barrier is used for measuring purposes.
Das vom Empfänger 3 erzeugte Signal wird durch den Schalter 8 einem Überwachungskreis zugeführt und dort in einer Stufe 12 gleichgerichtet.The signal generated by the receiver 3 is through the switch 8 a Supervision circuit supplied and rectified there in a stage 12.
Die so erzeugte Gleichspannung dient als Eingangssignal für einen Differenzverstärker 13, an dessen zweiten Eingang eine konstante Spannungsquelle 14 als Vergleich anliegt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 wird zur Regelung der Impulshöhe der Strahlungsquelle 1 verwendet, sie kann aber auch zur Regelung der Verstärkung des gemeinsamen Ver -stärkers 7 verwendet werden.The DC voltage generated in this way serves as an input signal for one Differential amplifier 13, at its second input a constant voltage source 14 is available as a comparison. The output voltage of the amplifier 13 is used for regulation the pulse height of the radiation source 1 is used, but it can also be used for regulation the gain of the common amplifier 7 can be used.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Regelung mit Hilfe des Verstärkers 15, der die von einem Impulsgenerator 16 erzeugten Impulse soweit verstärkt, daß sie für den Betrieb der Lumineszenzdiode 1 aus -reichen.In the illustrated embodiment, the regulation is carried out with the aid of the amplifier 15, which the pulses generated by a pulse generator 16 so far reinforced that they are sufficient for the operation of the light emitting diode 1.
Bei der Erzeugung der Impulsfolgen im Generator 16 gemäß Fig. 3a wird gleichzeitig in einer Verzögerungsstufe 17 eine Impulsfolge gemäß Fig. 3b mit konstanter Verzögerung erzeugt. Von dieser Impulsfolge wird ein Binäruntersetzer 18 betrieben, der Rechteckimpulse gemäß Fig. 3c mit der halben Folgefrequenz erzeugt. Diese Impulsfolge steuert die beiden elektronischen Schalter 6 und 8 vor und nach dem Verstärker 7, so daß die von den Empfängern 2 und 3 erzeugten Signale abwechselnd auf beide Kreise ver teilt werden. Fig. 3d entspricht dabei bspw. der Impulsfolge im Arbeitskreis und Fig. 3e der Impulsfolge im Überwachungskreis.When generating the pulse trains in the generator 16 according to FIG. 3a at the same time in a delay stage 17 a pulse train according to FIG. 3b with a constant Delay generated. A binary scaler 18 is operated from this pulse sequence, generated the square-wave pulses according to FIG. 3c with half the repetition frequency. This pulse train controls the two electronic switches 6 and 8 before and after the amplifier 7, so that the signals generated by receivers 2 and 3 alternately on both circuits be distributed. FIG. 3d corresponds, for example, to the pulse sequence in the working group and FIG. 3e of the pulse sequence in the monitoring circuit.
Schwankt nun die Strahlungsleistung der Diode 1 oder der Verstärkungsgrad des Verstärkers 7, so erfolgt über den Differenzverstärker 13 eine Nachregelung des Verstärkers 15, bis die eingestellte Impulshöhe wieder erreicht ist. Wie bereits erwähnt, kann anstelle des Impulsverstärkers 15 auch eine Regelung des gemeinsamen Verstärkers 7 mit demselben Erfolg durchgeführt werden.Does the radiation power of diode 1 or the gain now fluctuate? of the amplifier 7, then via the differential amplifier 13 a Readjustment of the amplifier 15 until the set pulse height is reached again. As already mentioned, instead of the pulse amplifier 15, a control of the common Amplifier 7 can be performed with the same success.
Der Arbeitskreis 9, 10, 11 erzeugt das eigentliche Ausgangssignal. Anstelle des Schwellwertschalters t0 0 und des Relais 11 kann auch ein Proportionalausgang verwendet und ein Meßgerät angeschlossen werden. In diesem Fall kann die Lichtschranke für die Messung der Transmission einer Meßstecke oder zum Messen der Eintauchtiefe eines Gegenstandes verwendet werden.The working group 9, 10, 11 generates the actual output signal. Instead of the threshold switch t0 0 and the relay 11, a proportional output can also be used used and a measuring device connected. In this case the light barrier can for measuring the transmission of a measuring section or for measuring the immersion depth of an object.
Der zweite photoelektrische Wandler 3' kann, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, auch außerhalb der Lichtschranke angeordnet werden. Dann werden in bekannter Weise Verschmutzungen der Optik mit erfaßt und ebenfalls kompensiert.The second photoelectric converter 3 ′ can, as shown in dashed lines in FIG. 1 is indicated, can also be arranged outside the light barrier. Then will In a known manner, contamination of the optics is also detected and also compensated.
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