DE2318830A1

DE2318830A1 - Lichtschranke zur auslesung von optischen informationstraegern

Info

Publication number: DE2318830A1
Application number: DE19732318830
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krause
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-13
Filing date: 1973-04-13
Publication date: 1974-10-24
Also published as: FR2225786B1; FR2225786A1; JPS503730A; GB1467177A; NL7314899A

Description

Berlin und München. "Wittelsbacherolatz 2

73/1078,

"Licht schranke zur Auslesung von optischen Informationsträgern. · ■

Die vorliegende ürfihdunp- betrifft eine Lichtschranke zur Auslesüng von ox)tisclien InforrnatioriSträgern, vie etv/a Lochkarten, Lochstreifen oder Kodierscheinen Tnit einem optischen >Sender, vorzugsweise einer Lumineszenzdiode und einem Lichtsignale in elektrische Signale ürerführenden OOtischen Strahlungsempfänger, vorzugsweise einen fototransistor, zu denen der optische Informationsträger geführt ist. .

Bei Lichtschranken zur Abtastung von Informationsträgern wird zwischen einen optische Strahlung.emittierenden Sender und dem Strahlungsempfänger der Informationsträger eingefügt. Auf den Informationsträger ist die Informations in Form von Abschnitten ünterschieälicher Transoarenz für die optische Strahlung aufgezeichnet. Abgesehen von den unerwünschten Töleranzen, gibt es nur zwei "Werte der Transparenz. Die Information wird also nach dem Dualsystem verschlüsselt aufgezeichnet. Das Ausgangssignal der Lichtschranke wird benutzt, um logische Schaltungen anzusteuern. Das Steuersignal für diese logischen Schaltungen darf nur zwei Regelwerte besitzen. Die Übergangszeit zwischen diesen "Regelwerten darf. 1 ,us nicht wesentlich überschreiten, auch denn nicht, wenn aufgrund lanp·-

4098 4 3/0 5 97

VPA 9/110/2039 Lz/Roh - 2 -

sanier Abtastgeschwindigkeit die Anstiegszeit und die .Abfeilzeit des Lichtflusses, der den- Strehlungsenipfänger erreicht, viel größer ist. In der Hegel sind die logischen Schaltungen ücer lange Kabel mit der Lichtschranke verbunden* Um trotzden eine ausreichende Sicherheit gegen Störungen zu erreichen, sollte bereits in der TTähe der Lichtschranke die Umformung des Ausgangssignals in ein Ou?!signal erfolgen.

5s ist bekannt, zur Erfüllung dieser Forderungen Je Informationsspur einen Schwellwertschalter nach dea Strahlungsempfänger anzuordnen.

Der Abstand der Strahlungsempfänger beträgt aber in praktischen Fällen nur 2,5 mm, in Sonderfällen sogar. noch wesentlich, weniger. 5s ist daher nicht möglich, die Sehwellwertdetektoren unmittelbar hinter dem Strahlungsdetektor anzubringen. Außerdem ist der Aufwand beträchtlich. Eine Integration des Schwellwertschalters mit dem Strahlungsempfänger ist mit den bekannten Schaltungen nicht möglich, weil wegen des geringen Abstand es nur zwei Anschlüsse je Enrofangs-r abschnitt zur Verfügung stehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke der in 5ede stehenden Art anzugeben, welche die oben genannten Nachteile nicht besitzt.und derer» optischer Sender eine größere Lebensdauer besitzt.

Diese Aufgabe wird bei einer Lichtsehranke der eingangs genannten .Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der

9/110/2089 ' -?■"■'

40984370597 .

_ ■ "⁷S _

optische Sender und der optische Strahlungsempfänger in "Reihe geschaltet sind.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung; ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.

Es zeigt:

Figur 1 eine ^usführungsforni einer erfindungsgemäßen Lichtschranke,

Figur 2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtschranke mit einem, dem Strahlungsempfänger nachgeschalteten Verstärker,

Figur 3 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtschranke mit einem dem Strahlungsempfänger n?chf?eschalte*en Verstärker.

Bei der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lichtschranke nach Fig. 1 liegt zwischen den Klemmen 1 und eine Lumineszenzdiode 2, wobei an der Klemme 1 eine positive und an der Klemme 9 eine negative BetriebssDannung liegt. Vird die Lumineszenzdiode 2 von einem Strom durchflossen, so sendet sie infrarotes Licht aus, das schematisch durch Pfeile 3 dargestellt ist. Dieses Licht tritt durch einen sich in der eingezeichneten Pfeilrichtung bewegenden Lochstreifen 4 und fällt auf einen optischen Strahlungsempfänger in Form eines Fototransistors 5 auf. Dieser Fototransistor liegt erfindungsgemä3 in Reihe zur Lumineszenzdiode 2, wobei sein ■

VPA 9/1^0/2083 - 4 -

409843/0597

— L —

Emitterstrca über einen Widerstand 7 fließt» Der Spannunges.Ofall an diesem V/iderstand 7 stellt das Ausgangssignal der Lichtschranke dar, das "zwischen einer Klemme 8 und der Klemme 9 abgenommen wird.

Gemäß einem besonderen Merkmal der Erfindung liegt parallel zum Aus'gangskreis des optischen Strahlungsempfängers. 5 ein Widerstand 6, dessen Wirkungsweise im folgenden noch genauer erläutert wird.

Befindet sich der Lochstreifen in einer Stellung mit geringer oder keiner Transparenz, dann fließt der Strom der Lumineszenzdiode über den Widerstand 6. Zur Verlängerung der Lebensdauer der Lumineszenzdiode ist es zweckmäßig, diesen Grund .strom durch geeignete "Wahl des Widerstandes 6 verhältnismäßig klein zu-wählen' (ca« 1 raA.). Der Strom durch den Fototransistor 5 ist bei geringer Transparenz des Lochstreifens vemach-lässigbar.

Bewegt sich nun der Lochstreifen in eine Stellung mit großer Transparenz, dann steigt der Strom des Fototransistors 5 entst>rechend an. Damit wird aber auch der Strom durch die Lumineszenzdiode größer. Sie emittiert mehr Licht, das den Strom durch den Fototransistor weiter erhöht. Durch diesen Rückkopplungsprozeß steigt der Strom in kurzer Zeit (ca. 3vas) lawinenartig auf einen Grenzwert, der durch den Widerstand 7 (z.B. 330/\), die Sättigungsspannur.g des Fototransistors 5 (ca. 0,3 V) und den Spannungsabfall.

VPA 9/1 "Ό/2 0Θ9 - 5 -

409843/0 5-9 7 ■

an der Lumineszenzdiode 2 (ea. 1,3 Y) bestimmt wird. Bewegt sich der Loch,streifen wieder in eine Stellung rdt geringerTrsr.STjsrenz, dann fällt der StroTTT in ku^ze-f 7pi/t auf den geringen, durch den Widerstand 6 und den Spannungsabfall an der Lumineszenzdiode 2· bestimmten Wert zurück.

Pie /¹T¹OTfTnU¹Ii?" besitzt also die ^i^enpchaft eines Schwell\-^rer⁺echalters. .T^j Verblei ch zu den beVsnnten Schw^allv?ertschaltern, ist aber der Aufwand sehr gering. Js genügen die_ Bauelemente, die bei den bekannten Schaltungen zusätzlich zu dem eigentlichen SchveHwertschalter ohnehin noch erforderlich sind. Bei Lochstreifeniesern und ähnlichen ibtastanordnnnrren werden viele Kanäle nebeneinander betrieben. ⁷^Ie Anordnung nach Fig. 1 besitzt nun den Vorteil, daß ihr Raumbedarf wesentlich geringer ist. "-■■■"■ .. '

Der Widerstand 6 kann entfallen, wenn der Fototransistor schwach von einer weiteren Lichtquelle beleuchtet wird. Der Widerstand 6 kann weiterhin zwischen dem Kollektor und der Basis des Pototransistors 5 oder zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Fototransistors 5 angeordnet werden. Beide Abwandlungen der Schaltung nach Fig. 1 bieten den Vorteil, daß der Strahlungsenrofanger, ggf. zusammen mit der Lumineszenzdiode, in einem Gehäuse mit nur zwei äuSeren Anschlüssen untergebracht werden können. Der Last-

VPA 9/110/2039 - 6 -

409843/059

widerstand 7 wird außerhalb dieses Gehäuses hinzugefügt. Kit"- solchen zvei-tjcligen ?aue lernen ten lassen sich wesentlich höhere Pa c'kungsd ich ten als mit drei- bzw. vierpoligen Bauelementen" erreichen.

OIe Wirkungsweise der Αη-orönung nach Fig. 1 unterscheidet sich von der Wirkungsweise bekannter Lichtschranken. Die bekannten Lichtschranken-schalten, wenn der Strom des Fototransistors einen vorgegebenen Wert überschreitet. !Dagegen schaltet die hier beschriebene neue Schaltung, wenn die Verstärkung in die oben beschriebenen " itückkOOplungsschleife den Betrag Sins überschreitet.

Bei längeren Lichtstrecken reicht in der Lichtschranke nach Fig. 1 die-Verstärkung nicht sus,um die oben genannte Verstärkungsbedingung in der Pückkoppelschleife zu erfüllen.

TJm diese Bedingung zu erfüllen, ist bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der erfindungsgemäSen Lichtschranke ein Verstärkertransistor TO eingeschaltet, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke im Zweig der Lumineszenzdiode 2 und mit seinem -Eingangskreis (Basis-Kollek—: torstrecke) am Ausgang des Fototransistors 5 liegt. Dieser Transistor TO verstärkt den Kollektorstrom des Fototransistors 5 und steuert somit den Strom durch die Lumineszenzdiode.

Der G-rundstrcm bei kleiner Transparenz des Lochstreifens 4 fließt i?emäS einer Vfeiterbildune" der Erfindung

VPA 9/1*0/2089- 'V - 7 -

409843/0597

bei der Ausführungsform. nach Pig·. 2 über eine Zenerdiode .11 ab. Anstelle dieser Zenerdiode kann in der Lichtschranke nach Fig. 2 auch ein Widerstand verwendet werden, Tn beiden Fällen kann der untere Anschluß dieses Clements auch direkt mit der Klemme 9 verbunden werden. · ·

Bei der Ausführung nech Fig. 3 liegt ein Terstärkertransistor 1? mit seiner Kollektor-^itterstrecke iro Stromzwei«· der Lumineszenzdiode und mit seiner Basis-Kollektorstrecke am Fototransistor 5. Bei dieser Ausfuhr xings form wird weiterhin der Fototransistor 5 nicht direkt bestrahlt, sondern durch eine Reflexions— lichtschranke in Form eines Schirms 17 vor direkter Einstrahlung von der Lumineszenzdiode 2 geschützt. Das Licht wird bei dieser Ausführungsform an einem Objekt 18 reflektiert und indirekt auf den Fototransistor 5 gestrahlt. Weiterhin wirä bei dieser Ausführungsform der Lichtschranke das Signal zwischen den Punkten 8 und 1 abgenommen.

Zur Ableitung des schwachen G-rundstroms ist bei der Ausführungsform nach Fig. 3 parallel zum Transistor eine in Flußrichtung betriebene Diodenkette 19 bis vorgesehen.

Bei den Schaltungen nach den Fig. 1- bis 3 fließt nur bei großem Lichtübertragungsfaktor ein großer Strom durch die Lumineszenzdiode. Ist der Lichtübertrairunirs—

YPA -9/110/2089 . - 8 -

409 843/05 9 7

faktor klein, dann ist der Strom viel kleiner als bei vergleichbaren Lichtschranken iriit bekannter Schaltung, ^ie T/amineszenzdiode v/ird also in der neuen Schaltung im zeitlichen Mittel weniger belastet. "Pnt-SOrechend ist die Lebensdauer der Lumineszenzdiode größer.

Die Schaltungsanordnung ist nicht auf die beschriebenen AusführunfrsbeisOiele beschränkt, insbesondere- können sinnfe'räS auch kompliziertere Verstärker und "albleiterlaser verwendet v/erden.

Patentansprüche
3 Piguren

VPA 9/^0/2OSg ■ ■- 9 -

40984 3/0 59 7

Claims

Ρε

(iy Lichtschranke zur Aueles'ing von optischen Informationsträgern, vie etwa Lochkarten, lochstreifen . oder Rodierschelben mit- einen optischen Fender, vorzugsweise einer Lumineszenzdiode und einem Llchtsifrnale in elektrische Signale überführenden optischen Strahlungsempfänger, Tcrsuirsveiso einen "ototraris;" stör, zwischen den der optische Informationsträger geführt ist, dadurch gekennzeichnet, da.3 der optische Sender (2) und der ootische Strahlungsempfänger (5^ in R^ihe geschaltet sind.

2, Lichtschranke nach Anspruch ¹, dadurch gekennzeichnet, daß dem ontischem Strahlungsempfängei- (p) ein Verstärker (10;16) nachgeschaltet ist, dessen Ausgangskreis im Ptroraofad des OOtischen Senders (2)

3, Lichtschranke nach. Ansoruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker (10;16) ein Transistor ist.

4. Lichtschranke nach einem der AnsOrüche 1 und 3_T gekennzeichnet durch einen !Tebenschlußzweig (6;11;19 bis 23) zur Ableitung des Stroms des optischen Benders (2) bei schwacher Beleuchtung des or»tisehen Enn>fangers (5).

VPA 9/1^0/2089 . .: _: - 10 -

A098A3/059 7

- to -

5. Lichtschranke nach Anspruch 1,. dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschlußzweig durch einen dem Ausgangskreis des optischen Strahlungsempfanders (5) parallel liegenden Widerstand (6) gebildet ist (Fig. 1). ,

6. Lichtschranke nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ITebenschlußzweig durch einen den Ausgangslcreis des Verstärker-Transistors (10; 16) parallel liegenden Widerstand gebildet ist. ■

7. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der liebenschlußzweig durch eine dem Ausgangskreis des Verstärker-Transistors (10; 1.6) parallel liegende Zenerdiode (11) gebildet ist (Fig. 2).

8. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß der liebenschlußzweig durch mindestens eine dem Ausgangskreis des Verstärker-Transistors (10;16) in Flußrichtung betriebene Diode gebildet ist (Fig. 3).

.9. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der ITebenschlußzweig durch mindestens eine dem Ausgangskreis des Ver-. stärker-Transistors (10;16) in Flußrichtung betriebene Diodenkette (10 bis 23) gebildet ist (Fig. 3).

VPA 9/110/2089 - 11 -

409843/0597

10. Lichtschranke nach den Ansprüchen 1 "bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sender (2) und der optische Strahlungsempfänger (5) in einem Gehäuse angeordnet sind und daß das Gehäuse einen Spalt besitzt, in den das abzutastende Objekt (4) einschiebbar ist.

11. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis ¹O,-gekennzeichnet durch zwei nach außen aus dem Gehäuse geführte Anschlüsse (1,8 bzw. 9,8).

VPA 9/110/2089

4098 43/059

L e e r s e it e