DE2165503B2

DE2165503B2 - Kompensationsanordnung fuer lichtschrankensystem

Info

Publication number: DE2165503B2
Application number: DE19712165503
Authority: DE
Inventors: Günther 7311 Bissingen Stiefelmeyer
Original assignee: FA R and M LEUZE 7311 OWEN
Current assignee: Fa Ca Leuze 7311 Owen De
Priority date: 1971-12-30
Filing date: 1971-12-30
Publication date: 1977-05-12
Also published as: DE2165503A1

Description

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Zur Kompensation der an einem Meßorgan durch äußere und/oder innere Einflußgrößen einschließlich Alterungseffekten auftretenden Abweichungen der Ausgangsgröße von einem ursprünglichen Bezugswert ist schon vorgeschlagen worden, das Meßorgan an den invertierenden Eingang eines Operationsverstärkers anzuschließen, dessen Ausgang über eine Parallel-ÄC-Kombination mit der über einen Kondensator an den Emitter angekoppelten Basis eines Transistors verbunden ist, der kollektorseitig an den nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers sowie über einen Widerstand am Emitter angeschlossen ist (DT-OS 30 634).

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Kompensationsanordnung für den Fall eines als lichtempfindliches Element ausgebildeten Meßorgans, dem ein Lichtsender bzw. eine Lichtquelle zugeordnet ist, in elektrischer Hinsicht zu vereinfachen und preislich günstiger zu gestalten.

Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß bei einer Anordnung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 erfindungsgemäß im Strahlungsbereich der Lichtschranke mindestens eine dem lichtempfindlichen Element optisch vorgeordnete Schicht nematischen Flüssigkristalls vorgesehen ist, daß an den Flüssigkristall eine durch die Ausgangsspannung des Verstärkers bestimmte Speisespannung gelegt ist und daß diese Speisespannung so bemessen ist daß die über den PliUrciekristall auf das lichtempfindliche Element einwirkende Strahlung eine quasi stationäre Verschiebung des Arbeitspunktes des Verstärkers kompensiert.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. . .

Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, den Flüssigkristall sender- und/oder emp«ngerseitig anzuordnen und zutreffendenfalls unmittelbar hinter einer den Abschluß nach außen bildenden Linse bzw. hinter einem Linsensystem vorzusehen. Damit ist eine Beeinflussung des Flüssigkristalls durch Luftfeuchtigkeit, Staub etc. nraktisch ausgeschlossen. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, den Flüssigkristall dem jeweiligen El-ment auch räumlich unmittelbar vorzuordnen. Die Steuerung der am Flüssigkristall anliegenden Spannung erfolgt dabei vollkommen selbsttätig abhängig von der jeweiligen Ausgangsspannung des Verstärkers.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird anstelle einer Glühlampe herkömmlicher Bauart ein Halbleiterelement mit äquivalenten Eigenschaften, beispielsweise eine Gallium-Arsenid-Diode, als Lichtsender verwendet die taktweise gepulst, d.h. an Spannung gelegt, werden kann. Dadurch wird einerseits die Störanfälligkeit des lichtelektrischen Systems bei optimaler Empfindlichkeit vermindert und zum andern die Lebensdauer des Lichtsenders erhöht. Gepulst betriebene Gallium-Arsenid-Dioden haben in Lichtschranken bereits schon Anwendung gefunden (GB-PS 10 82 973).

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Anordnung zur Kompensation im Prinzip,

F i g. 2 den prinzipiellen Verlauf der Streustrahlungs-Spannungskurve bei einem nematischen Flüssigkristall.

Im Schaltbild stellt 1 einen Lichtsender in Form einer Glühlampe oder einer Gallium-Arsenid-Diode, 2 eine Linse bzw. ein L.nsensyslem, 3 einen nematischen Flüssigkristall, 4 eine weitere Linse und 5 den Lichtempfänger dar, der hier als Fotodiode ausgebildet ist. Die Fotodiode 5 bildet mit dem Widerstand 6 einen Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff an den invertierenden Eingang 7 eines Differenzverstärkers 8 geführt ist, der an der Speisespannung U liegt und dessen nicht invertierender Eingang 9 mit einer Referenzspannung Ur gespeist wird, mittels der der Arbeitspunkt der Anordnung vorwahl- bzw. einstellbar ist. Der Flüssigkristall liegt einerseits am Ausgang 10 des Differenzverstärkers (Anschluß 11) und andererseits am Minuspol der Spannungsquelle L/(Anschluß 12).

Die Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt:

Bei ausgeschalteter Lichtquelle 1 ist der Fotowiderstand hochohmig. Bei der angegebenen Polarität steht daher am invertierenden Eingang 7 des Differenzverstärkers 8 eine bezogen auf die geeignet gewählte Referenzspannung U_r relativ hohe positive Spannung an, die eine entsprechend negative Ausgangsspannung am Verstärker und damit am einen Anschluß 11 des Flüssigkristalls bewirkt. Das bedeutet, daß der Flüssigkristall 3 praktisch spannungsfrei und daher optimal lichtdurchlässig ist.

Im Falle extrem heller Lichtquellen, beispielsweise infolge überhöhter Speisespannung, ist der Widerstand der Fotodiode 5 erheblich niederohmiger, wodurch am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers eine bezogen auf die Referenzspannung U_r negative Spannung liegt, die eine entsprechend positive Spannung am Verstärkerausgang 10 zur Folge hat, so daß am Anschluß 11 des Flüssigkristalls eine verhältnismäßig

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hohe positive Spannung entsteht, die eine maximale Trübung des Flüssigkristall bedingt.

Der Arbeitsbereich der Anordnung liegt zwischen '.'iesen beiden Extremfällen, und der jeweilige Arbeitspunkt wird durch die Referenzspannung U_r festgelegt. Dabei empfiehlt es sich, den Arbeitspunkt so einzustellen, daß der Flüssigkristall im Normalbetrieb im Zustand leichter Trübung arbeitet.

Tritt nun während des Betriebs aus irgendeinem Grund empfängerseitig ein verminderter Lichteinfall ic auf, dann erhöht sich der Widerstand der Fotodiode, die Spannung am invertierenden Eingang des Differenzverstärkers wird positiver und demzufolge die Ausgangsspannung des Verstärkers negativer. Das bedeutet, daß die Spannung am Flüssigkristall geringer wird, wodurch dessen Lichtdurchlässigkeit zunimmt, die Trübung also vermindert wird, und zwar gerade in dem Maße, daß die dem ursprünglichen Zustand entsprechenden Verhältnisse wieder vorliegen. Diese selbsttätige Kompensation von durch innere und/oder äußere Einflüsse bewirkten Veränderungen des lichtelektrischen Systems erfolgt sinngemäß im umgekehrten Fall, d. h., wenn aus irgendeinem Grund, z. B. infolge einer Erhöhung der Netzspannung, der Widerstand der Fotodiode einen geringeren Wert annimmt. In diesem Fall wird die Spannung am Anschluß 11 des Flüssigkristalls positiver, so daß der Trübungseffekt stärker wird.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, tritt bei einer bestimmten an die Elektroden c^es Flüssigkristalls angelegten Spannung eine Trübung auf, deren Grad bzw. Ausmaß abhängig ist von der Höhe der jeweils anliegenden Spannung. Vom Zustand der Transparenz bis zum undurchsichtigen Zustand lassen sich somit spannungsabhängig alle möglichen Zwischenwerte der Trübung erzielen. Im Falle des Ausführungsbeispiels handeln es sich um eine bauliche Einheit, die einen optischen Koppler darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Kompensation der an einem fotoelektrischen Meßorgan in Form einer eine Lichtquelle und ein lichtempfindliches Element umfassenden Lichtschranke durch äußere und/oder innere Einflußgrößen einschließlich Alterungseffekten auftretenden Abweichungen der einem Verstärker zugeführten Ausgangsgröße von einem ursprünglichen Bezugswert, dadurch gekennzeichnet, daß' im Strahlungsbereich der Lichtschranke mindestens eine dem lichtempfindlichen Element (5) optisch vorgeordnete Schicht nematischen Flüssigkristalls (3) vorgesehen ist, daß an den Flüssigkristall (3) eine durch die Ausgangsspannung des Verstärkers (8) bestimmte Speisespannung gelegt ist und daß diese Speisespannung so bemessen ist, daß die über den Flüssigkristall auf das lichtempfindliche Element (5) einwirkende Strahlung eine quasi stationäre Verschiebung des Arbeitspunktes des Verstärkers kompensiert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (3) unmittelbar hinter einer den äußeren Abschluß des Lichtsenders *5 oder -empfängers bildenden Linse oder einem Linsensystem angebracht ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (8) als Differenzverstärker ausgebildet ist, dessen Ausgangs-Spannungsänderung bezogen auf einen ersten Abgleichwert als Steuergröße für die Änderung der Speisespannung des Flüssigkristalls (3) benutzt wird.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle durch eine taktweise an Spannung gelegte Gallium-Arsenid-Diode verkörpert ist.