DE2256930A1

DE2256930A1 - Schaltungsanordnung fuer eine zur ueberwachung und/oder steuerung dienende lichtschranke

Info

Publication number: DE2256930A1
Application number: DE2256930A
Authority: DE
Inventors: Arne Ahrens; Heiko Evers; Juergen Franke; Horst Prawitz
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1972-11-21
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1974-06-20
Also published as: DE2256930B2; FR2209942B1; FR2209942A1

Description

72-B III-46 Bremen, den: 17. November 1972

Stn/ka

Vereinigte Flugtechnische Werke-Fokker Gesellschaft mit beschränkter Haftung

Schaltungsanordnung für eine zur überwachung und/öder Steuerung

dienende Lichtsehranke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine zur Überwachung und/oder Steuerung dienende Lichtschranke rait einem durch einen Impulsgeber periodisch tastbaren Lichtsender und einem eine Auswerteschaltung aufweisenden Lichtempfänger. ,..,,, _;

Zur Überwachung von Maschinen und/oder zu Steuerzwecken ist es bekannt, Lichtschranken zu verwenden. Hierbei ist es üblich, insbesondere bei mit infrarotem Licht betriebenen Lichtschranken, den Lichtsender durch Impulse eines Impulsgebers periodisch zu tauten. Obwohl sich dadurch die Lebensdauer und die Intensität des Senders steigern sowie die StÖreinflüsse vermindern lassen, bestehen hinsichtlich des Einfalls von Fremdlicht weiterhin Schwierigkeiten. Es ist daher notwendig, die Lichtschranke vor dem Einfall von Fremdlicht au schützen öder Vorkehrungen zu treffen, daß durch Fremdlicht weder Störungen eiitstfehen> noch Fehl&teuerungen ausgelöst

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Zu diesem Zweck ist es - wie bereits erwähnt - bekannt, die Lichtschranke mit einem Licht zu betreiben, das außerhalb des sichtbaren Bereiches liegt. Auf diese Weise ist es möglich, einen beträchtlichen Teil der Fremdlichteinflüsse zu eliminieren. Völlig unterdrücken läßt sich aber der Störeinfluß damit nicht, denn die zum Lichtempfang vorgesehenen Elemente erzeugen auch bei der Bestrahlung mit sichtbarem Licht ein nicht vernachlässigbares Ausgangssignal. Diese Tatsache setzt aber der Anwendung der Lichtschranken Grenzen und muß daher als Nachteil angesehen werden.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, bei einer Lichtschranke mit einem durch einen Impulsgeber periodisch tastbaren Lichtsender die Störeinflüsse zu eliminieren. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Ausgangssignal des Lichtempfängers einem ein Ausgangssignal zur Weiterverarbeitung liefernden Komparator zugeführt ist, der über eine durch Impulse des Impulsgebers angesteuerte Schaltstufe synchron eintastbar ist.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine Lichtschranke aufzubauen, bei der durch Fremdlicht keinerlei Störungen ausgelöst werden können. Der Anwendung einer erfindungsgemäßen Lichtschranke sind daher von dieser Seite keine Grenzen gesetzt. Beim Aufbau der erfindungsgemäßen Lichtschranke, die sowohl mit infrarotem, ultraviolettem oder sichtbarem Licht betrieben werden kann, ist es zweckmäßig, den Komparator mit einem Differenzverstärker zu bestücken, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Lichtempfängers und dessen anderer Eingang mit dem Ausgang der Schaltstufe verbunden ist. Auf diese Weise läßt sich die Empfängerseite der Lichtschranke ohne großen Aufwand synchronisieren.

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Heitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der beiliegenden Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Lichtschranke und

Figur 2 die Schaltungseinzelheiten der Lichtschranke

nach Figur 1 ~.w;·« -·-■■■<·*"

Im Blockschaltbild nach Figur 1 ist ein Impulsgeber 10 zu sehen, der sowohl einen Lichtsender 11 als auch eine Schaltstufe 14 steuert. Das vom Lichtsender 11 emittierte Licht wird von einein Lichteinpfanger absorbiert, der das erzeugte Empfangssignal einem Komparator 13 zuleitet. Der Komparator 13 ist dabei durch die Schal.tstufe 14 nur während der Zeitintervalle eingetastet, währenddessen der Lichtempfänger Lichtimpulse empfängt. Zwischen den einzelnen Lichtimpulsen' bleibt der Komparator 13 ausgetastet. Das Ausgangssignal dieses Komparators wird dann einem ,Integrator 15 zugeleitet, an dem ein analoges Steuersignal entriehmbar ist. Dieses Steuersignal ist anschließend einem entsprechenden Signalverstärker 16 zugeführt, der es -für den jeweiligen Vorgang entsprechend verstärkt.

Bei den Schaltungseinzelheiten nach Figur 2 ist zu sehen, daß der Impulsgeber 10 mit Hilfe von vier Gattern 21, 22, 23, 24 eines integrierten Schaltkreises aufgebaut ist. Die weiteren Bauelemente des als astabiler I.iultivibrator geschalteten Impulsgebers 10, wie die Widerstände R₁, R„, Dioden D₁, D₀ und Kondensatoren C₃, C„ sind dem integrierten Schaltkreis durch äußere Beschaltung zugefügt. Als Lichtsender 11 dient eine Diode 25, die. üb^r einen ebenfalls als integrierter Schaltkreis aufgebauten Verstärker 26 vom Impulsgeber 10 gesteuert wird. Hierzu ist der Ausgang des Gatters 22 mit dem Eingang dos Verstärkers 26 verbunden. Die Diode 25, die mit

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ihrer Katode an Ausgang des Verstärkere 26 liegt, ist mit ihrer Anode Über einen Widerstand 27 an positive Betriebsspannung gelegt. Das von der Diode 25 emittierte infrarote Licht wird von einem als Lichtempfänger 12 wirkenden Fototransistor 20 absor biert, dessen Kollektor-Emitterstrecke mit einem Widerstand 29 eine Reihenschaltung bildet. Diese Reihenschaltung liegt zwischen der Betriebsspannung, wobei der Emitter des Fototransistors 28 am negativen und der Widerstand 29 am positiven Pol liegt. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegen zwei weitere als Spannungsteiler wirkende Reihenschaltungen, die mit zwei Widerständen 30, 31 bzw. zwei Widerständen 33» 34 und einem Potentiometer 32 bestückt sind. Der Abgriff des Spannungsteilers 30, 31 ist sowohl direkt zu einem Eingang eines als Komparator wirkenden Differenzverstärkers 35 als auch über einen Koppelkondensator 36 mit dem Kollektor des Fototransistors 28 verbunden. Der Abgriff des einstellbaren Spannungsteilers, der zwischen den Widerständen 33t 34 liegt, ist ebenfalle direkt mit einem zweiten Eingang des Differenzverstärkers 35 verbunden.-> An diesen zweiten Eingang des Differenzverstärkers 35 ist weiterhin die Anode einer Diode 37 angeschlossen, deren Katode am Ausgang des Gatters 21 im Impulsgeber 10 liegt.

Das Ausgangssignal des als Komparator wirkenden Differenzverstärkers 35» der zu seinem Betrieb mit entsprechender Betriebsspannung versorgt ist, ist anschließend über einen Widerstand 40 einem Eingang eines als Integrator 15 geschalteten Operationsverstärkers Al zugeleitet. Zu diesem Zweck ist vom Ausgang des mit entsprechender Betriebsspannung versorgten Operationsverstärkers Al ein Kondensator 42 auf den angesteuerten Eingang zurückgeschaltet. Das dem Integrator 15 entnehmbare analoge Steuersignal ist danach über eine mit ihrer Katode am Ausgang dieses Integrators liegende Diode 43 dem Eingang eines als integrierter Schaltkreis aufgebauten Sipnalverstärkers 44 zugeleitet. Am Ausgang dieses Signnlverstärkers, der über eine Diode 45 und einen Widerstand 46 an den positiven Pol der

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Betriebsspannung geschaltet ist, steht das Steuersignal für den jeweiligen Steuervorgang zur Verfügung.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Lichtschranke können sich Fremdlichteinflüsse nicht störend auswirken, Der "als Komparator Wirkende Differenzverstärker 35» der über die Diode 37 durch den Impulsgeber genauso wie die als Lichtsender 11 wirkende Diode 25» die z.B. eine Gallium-Arsenid-Diode sein kann, periodisch getastet.wird, erzeugt dabei nur während der Impulsdauer ein Ausgangssignal. Während der Impulspausen ist der Komparator durch die Austastung nicht in der Lage, ein Ausgangssignal zu erzeugen.

Störungen durch Fremdlicht können sich daher während der Impulspausen nicht auswirken. Da. die Lichtschranke außerdem mit .infrarotem Licht betrieben wird» haben Fremdlichteinflüsse auch während der Impulsdauer praktisch keinen Einfluß, denn während dieser Zeitintervalle bleibt eine Überlagerung des Nutzsignals mit einem vom Fremdlicht abhängigen Signal praktisch ohne Bedeutung. Störungen durch Fremdlicht haben daher auf die erfindungsgemäße Lichtschranke keinen negativen Einfluß· ' -

Wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 2 gezeigt, wird das Empfangssignal vom Fototransistor 28 einem Eingang des als Komparator wirkenden Differenzverstärkers 35 zugeleitet, während das Tastsignal vom Impulsgeber 10 zum anderen Eingang des Komparators.gelangt. Damit die Eintastung synchron zum Empfangssignal verläuft, ist es notwendig, dem Komparator 13 das lastsignal phasenverkehrt zum Empfangssignal zuzuführen. Dies erfolgt dadurch, daß vom Impulsgeber 10 das Tastsignal nicht an der gleichen Stelle wie das zur Steuerung der als Liehtsender 11 wirkenden Diode 25» sondern phasenverkehrt am Ausgang.des Gatters 2:1 im Impulsgeber IQ abgenommen wird».

lis ist aber auch möglich, das Tastsignal zusammen mit dem Steuersignal des Lichtsenders gemeinsam von einem Ausgang des Inipuls&ebers 10 abzunehmen. Das erfordert aber auch, daß beide Signale am Komparator gleichfalls nur einem Eingang zugeführt werden. Neben dieser Steuerungsart kann der Komparator 13 auch mit einem Verstärker mit Strobe-Eingang aufgebaut werden, wobei ein Eingang dieses Verstärkers mit dem Ausgang des Lichtempfängers und der Strobe-Eingang nit dem Ausgang der Schaltstufe 14 verbunden ist. Der zu wählende Aufbau für den Komparator 13 dürfte somit von den jeweiligen Einsatzbedingungen abhängen.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

l.M Schaltungsanordnung für eine zur überwachung und/oder Steuerung dienende Lichtschranke mit einem durch einen Impulsgeber periodisch tastbaren Lichtsender und einem eine Auswerteschaltung aufweisenden Lichtempfänger, ' dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Lichtempfängers (12) einem ein Ausgangssig— nal zur Weiterverarbeitung liefernden Komparator (13) zugeführt ist, der über eine durch Impulse des Impulsgebers (lO) angesteuerte Schaltstufe (14) synchron eintastbar ist.
2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator (13) aus einem Differenzverstärker (35) besteht, dessen ein Eingang mit dem Ausgang des Lichtempfängers (12) und dessen anderer Eingang mit der Schaltstufe (14) verbunden ist.
3.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator (13) aus einem Verstärker mit Strobe-Eingang besteht, dessen ein Eingang mit dem Ausgang des Lichtempfängers (.12) und dessen Strobe-Eingang mit dem Ausgang der Schaltstufe (14) verbunden ist.
4·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet , daß an einem Eingang des Differenzverstärkers (35) ein einstellbarer Spannungsteiler (32, 33, 34) vorgesehen ist und daß der mit diesem Eingang verbundene Abgriff des Spannungsteilers über eine entsprechend gepolte Diode (37) mit einem Ausgang des Impulsgebers (lO) verbunden ist.

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5·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des !Comparators (13) über einen Integrator (15) einem Signalverstärker (16) zugeführt ist, an dessen Ausgang ein Analogsignal zu Steuerzwecken zur Verfügung steht.
6.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß als Lichtsender (ll) eine Infrarotlicht emittierende Diode (25) vorgesehen ist.
7·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß als Lichtempfänger (12) ein Fototransistor (28) vorgesehen ist.
8.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 71 dadurch gekennzeichnet , daß die als Lichtsender (H) wirkende Diode (25) am Ausgang eines durch den Impulsgeber (lO) gesteuerten Leistungsverstärkers (26) liegt.

9·) Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsgeber (10) aus einem von Gattern (21, 22, 23, 24) gebildeten astabilen Multivibrator besteht.

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