DE2320094A1

DE2320094A1 - ELECTRICAL LIGHT BARRIER

Info

Publication number: DE2320094A1
Application number: DE19732320094
Authority: DE
Inventors: Friedrich Koehler
Original assignee: Hans Lingl Anlagenbau und Verfahrenstechnik GmbH and Co KG
Current assignee: Hans Lingl Anlagenbau und Verfahrenstechnik GmbH and Co KG
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1974-11-07

Description

WECHSELL ICHTSCHRANKE Die Erfindung betrifft eine Wechsellichtschrnnke mit als Sender bzw. Empfänger dienenden Hal blei ter-L umi neszenzbauel ementen, die mit einer zugeordneten Ansteuer- und Empfängerschaltung in einem Gehäuse angeordnet sind, das an der LIchtstrahlaustritts- und Wiedereintrittsseite eine Linse aufweist. Solche Lichtschranken werden insbesondere für Schalt-, Steuer- und Sicherungszwecke, etwa zur Sicherung von Gefahrenbereichen in In dustrieanlagen verwendet. CHANGING BARRIER The invention relates to a changeable light barrier with semiconductor luminescence components serving as transmitters or receivers, which are arranged in a housing with an associated control and receiver circuit which has a lens on the light beam exit and re-entry side. Such light barriers are used in particular for switching, control and security purposes, used for example to secure hazardous areas in industrial plants.

Es gibt bereits Lichtschrankensysteme, bei denen der Sender und der Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Dabei ist der Sender im allgemeinen eine Glühlampe und als Empfänger wird eine Fotodiode oder ein Fototransistor verwendet. Bei bekannten Einrichtungen dieser Art, wie sie etwa in der DT-AS 1185 946 oder den deutschen Gebrnuchsmusterschriften 1 883 592 bzw.There are already light barrier systems in which the transmitter and the Receivers are housed in a common housing. Here is the sender generally an incandescent lamp and a photodiode or a phototransistor is used as the receiver used. In known devices of this type, such as those in DT-AS 1185 946 or the German username 1 883 592 or

1 929 240 beschrieben sind, sind Maßnahmen getroffen, um einerseits eine Bündelung des von einem Spiegel als Empfängerstrahl reflektierten Senderlichtstrahls zu erreichen und andererseits zu gewährleisten, daß das Empfänger element soweit wie möglich vom Senderlichtstrahl oder von dessen Grenzflächenreflexionsstrahiung unbeeinflußt bleibt. Es ist jedoch bekannt, daß diese auch als Gleichlichtschranken bezeichneten eingehäusigen Anordnungen sehr stark durch Fremdlicht beeinflußt werden können und nicht verschleißfest sind, so daß die Funktionstüchtigkeit nur begrenzt gewährleistet werden kann.1 929 240 are described, measures are taken on the one hand a bundling of the transmitter light beam reflected by a mirror as a receiver beam to achieve and on the other hand to ensure that the recipient element so far as possible from the transmitter light beam or from its boundary surface reflection radiation remains unaffected. However, it is known that these are also called constant light barriers designated single-housing arrangements are very strongly influenced by extraneous light can and are not wear-resistant, so that the functionality is only limited can be guaranteed.

Um diesen Nachteil auszuschalten, gibt es auch Lichtschranken, die mit moduliertem Licht arbeiten. Bei diesen sogenannten Wechsellichtschranken wurde früher der von einer Glühlampe erzeugte Lichtstrahl durch eine von einem Synchronjnotor angetriebene Lochscheibe moduliert. Bei neueren Wechsellichtschranken wird anstelle der Glühlampe als Lichtsender eine lichtemittierende Halbleiterdiode, im allgemeinen eine Galliumarsenid-Lumineszenzdiode verwendet. Die auf diese Weise erzeugten Lichtstrahlen lassen sich auf elektrischem Wege bis in den Hochfrequenzbereich hinein modulieren, da solche Lumineszenzdioden fast trogheitslos arbeiten. Eine bekannte Wechsellichtschranke dieser Art ist in der Siemens Zeitschrift 42, 1968, Heft 4S. 301 beschrieben. Der in einem vom Empfänger in einem getrennten Gehäuse untergebrachte Hochfrequenzoszillator gibt ultrarotes Wechsellicht über eine Galliumarseniddiode und eine Optik ab.To eliminate this disadvantage, there are also light barriers that work with modulated light. With these so-called alternating light barriers earlier the light beam generated by an incandescent lamp through one of a synchronous motor driven perforated disc modulated. With newer alternating light barriers, instead of the incandescent lamp as a light transmitter is a light-emitting semiconductor diode, in general a gallium arsenide light emitting diode is used. The rays of light created in this way can be modulated electrically up to the high frequency range, because such light emitting diodes work almost bleakly. A well-known alternating light barrier of this type is in the Siemens magazine 42, 1968, issue 4S. 301 described. Of the in a high-frequency oscillator housed in a separate housing from the receiver emits ultra-red alternating light via a gallium arsenide diode and optics.

Der modulierte LIchtstrahl durchläuft die zu steuernde oder zu schützende Strecke und trifft an deren Ende auf die Empfängeroptik, die den Lichtstrahl auf das im Kreis eines abgestimmten Resonanzverstärkers liegende Fotoelement fokussiert. Der Aufwand in schaltungstechnischer und konstruktiver Hinsicht ist vergleichsweise groß, da ein getrennter Sender und ein separater Empfänger mit getrennter Stromversorgung, besonderem Gehäuse usw. erforderlich sind. Es wäre zwar denkbar, Sender und Empfänger, wie bei den oben erwähnten eingehäusigen Gleichlichtschranken, ebenfalls in- einem Gehäuse unterzubringen und den Empfängerlichtstrahl über einen Reflexionsspiegel zu erzeugen, so daß ein erheblicher Teil des doppelten Aufwands entfiele. Versuche in dieser Richtung ergaben Systeme mit zwei nebeneinander liegenden Linsen oder Systeme mit einer Linse und einem Ablenkspiegel. Systeme mit zwei Linsen haben jedoch den Nachteil, daß eine vorgeschriebene Mindestentfernung zum Reflektor eingehalten werden muß. Systeme mit einer Linse und Ablenkspiegel dagegen haben den Nachteil, daß unvermeidlich immer ein Teil der Sendeleistung reflektiert wird und den Empfänger stört. Dies gilt besonders für Wechsellichtschranken, die mit Lumineszenzdioden arbeiten, also mit relativ sehr geringer Sendeleistung.The modulated light beam passes through the one to be controlled or protected Line and at the end of the line hits the receiver optics, which hit the light beam focuses the photo element lying in the circle of a tuned resonance amplifier. The complexity in terms of circuit technology and construction is comparative large, because a separate transmitter and a separate receiver with separate power supply, special housing etc. are required. It would be conceivable, sender and receiver, as with the above-mentioned single-housing direct light barriers, also in one Housing to accommodate and the receiver light beam via a reflecting mirror to produce, so that a considerable part of the double effort would be eliminated. try in this direction resulted in systems with two lenses lying next to one another or Systems with a lens and a deflecting mirror. However, systems with two lenses have the disadvantage that a prescribed minimum distance to the reflector is observed must become. Systems with a lens and deflecting mirror, on the other hand, have the disadvantage that inevitably part of the transmission power is always reflected and the receiver disturbs. This is especially true for alternating light barriers with luminescent diodes work, so with relatively very low transmission power.

Außerdem besteht ersichtlicherweise der Nachteil, daß die Modulationsfrequenz des Senders, der den modulierten Lichtstrahl abgibt, innerhalb eines relativ engen Bereichs ziemlich konstant sein muß, um selektiv empfangen werden zu können.In addition, there is obviously the disadvantage that the modulation frequency of the transmitter, which emits the modulated light beam, within a relatively narrow Range must be fairly constant in order to be selectively received.

Ein schaltungstechnisch vereinfachter eingehäusiger Aufbau für solche Wechsellichtschranken mit Halbleiter-Lumineszenzelementen im Sender- und Empfangsteil ergibt sich, wenn gemäß dem in der deutschen Offenlegungschrift 1 623 778 beschriebenen Vorschlag Sender und Empfänger zu einem rückgekoppelten Oszillator zusammengefaßt sind, dessen Rückkopplung über die von einem Objekt beeinflußte Lichtstrecke verläuft, d.h. die von der Halbleiter-Lumineszenz-Senderdiode ausgesandte Strahlung, deren Ansteuerleistung im Ausgangskreis des Oszillators erzeugt wird, gelangt zu einem Teil auf die im Eingangskreis des Verstärkers des Oszillators liegende Fotodiode oder einen Fototransistor, so daß über diese Rückkopplung eine ungedämpfte Schwingung entsteht. Wird ein Objekt in den Lichtstrahl eingebracht, so ist die Rückkopplung unterbrochen und die Oszillatorschwingung setzt aus. Dieses EIN-AUS-Kriterium kann für die verschiedensten Steuerzwecke verwendet werden.A housing structure with simplified circuitry for such Alternating light barriers with semiconductor luminescent elements in the transmitter and receiver arises if in accordance with that described in the German Offenlegungsschrift 1 623 778 Proposal transmitter and receiver combined into a feedback oscillator whose feedback runs over the light path influenced by an object, i.e. the radiation emitted by the semiconductor luminescence transmitter diode, whose Control power is generated in the output circuit of the oscillator, arrives at a Part of the photodiode located in the input circuit of the amplifier of the oscillator or a phototransistor, so that an undamped oscillation via this feedback arises. If an object is brought into the light beam, the feedback is interrupted and the oscillator oscillation stops. This ON-OFF criterion can can be used for a wide variety of tax purposes.

In der erwähnten offengelegten deutschen Patentanmeldung ist dieses Oszillatorsystem mit Rückkopplung über die Lichtstrecke zur Verwendung bei Meßgeräten beschrieben, wobei das Halbleiter-Sender- und -Empfängerelement beide in einem Gehäuse in gewissem Abstand voneinander angeordnet sind. Das Meßgerät ist mit einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einem Zeiger versehen, der bei Erreichen eines bestimmten Werts genau zwischen dem Sender- und Empfängerelement zu stehen kommt und damit den Lichtstrahl unterbricht, so daß der Oszillator aussetzt und damit eine Aussage für das Erreichen eines bestimmten Grenzwerts am Anzeigegerät liefert.In the above-mentioned published German patent application, this is Oscillator system with feedback via the light path for use in measuring devices described, wherein the semiconductor transmitter and receiver element both in one housing are arranged at a certain distance from each other. The measuring device is equipped with a display device, For example, a pointer provided that exactly when a certain value is reached comes to stand between the transmitter and receiver element and thus the light beam interrupts, so that the oscillator fails and thus a statement for the achievement of a certain limit value on the display device.

Versucht man nun, dieses bei Meßgeräten bekannte Oszillatorprinzip unter Berücksichtigung der früher bekannten eingehäusigen Konstruktion auf Lichtschranken anzuwenden, so zeigt sich bei Systemen mit einer Linse und Umlenkspiegel, bei Verwendung einer Linse, deren optische Achse parallel oder gleichachsig zum Sende- und/oder Empfängerlichtstrahl liegt, daß sich durch die bereits erwähnte unvermeidbare Reflexion an den Grenzflächen von Linse und Spiegel die RUckkopplungsbedingung wegen der außerordentlichen Empfindlichkeit, insbesondere bei Lichtschranken mit erwünschter kleiner Sendeleistung, und damit die Schwingungsbedingung für den Oszillator nicht mehr einwandfrei über den Lichtstrahl steuern läßt. Bei zweilinsigen Systemen dagegen ergibt sich ebenfalls der oben bereits erwähnte Nachteil, daß die Entfernung zum Reflektor vorgeschrieben werden muß.If one tries now this oscillator principle known from measuring instruments taking into account the previously known single-housing construction on light barriers to be used, as shown in systems with a lens and deflecting mirror, when used a lens whose optical axis is parallel or coaxial with the transmission and / or Receiver light beam lies that is due to the already mentioned unavoidable reflection at the interfaces of lens and mirror the feedback condition because of the extraordinary Sensitivity, in particular with light barriers with desired lower transmission power, and thus the oscillation condition for the oscillator is not can be controlled more properly via the light beam. In the case of two-lens systems, on the other hand there is also the disadvantage already mentioned above that the distance to the Reflector must be prescribed.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke mit Halb-1 ei ter-L umi neszenzbauel ementen zu schaffen, die mit Wechsel licht arbeitet, also unempfindlich gegen Fremdlicht ist, die bei vereinfachtem, elektrischem und mechanischkonstruktivem Aufbau stabil und zuverlässig arbeitet und auch bei sehr kleinen Leistungen des ausgesandten Lichtstrahls noch vergleichsweise große Reichweiten zu überbrücken vermag, also sehr empfindlich arbeitet.The invention is therefore based on the object of a light barrier to create half-luminescent building elements with alternating light works, so it is insensitive to extraneous light, which is the case with simplified, electrical and mechanically constructive structure works stably and reliably and also with very small powers of the emitted light beam are still comparatively large Capable of bridging ranges, so works very sensitively.

Diese Aufgabe wird bei einer Wechsellichtschranke der eingangs genannten Gattung, bei der Sender- und Empfängerelemente in einem Gehäuse angeordnet sind und bei der an der Lichtstrahlaustritts- und Wiedereintrittsseite eine Linse vorgesehen ist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die optische Achse der Linse durch Schrägstellung der Linse in bezug auf den Sende- und Empfangslichtstrahl geneigt ist, und daß mindestens das Empfängerelement in einer zur optischen Achse der Linse nicht senkrechten Ebene im Empfangslichtstrahlbereich der Linse liegt.In the case of an alternating light barrier, this task becomes the one mentioned at the beginning Type in which the transmitter and receiver elements are arranged in one housing and a lens is provided at the light beam exit and re-entry side is solved according to the invention in that the optical axis of the lens by inclination the lens is inclined with respect to the transmitted and received light beam, and that at least the receiver element in a plane which is not perpendicular to the optical axis of the lens lies in the received light beam area of the lens.

Der Erfindungsgedanken, die Linse in bezug auf Sende- und Empfangslichtstrahl schräg zu stellen, so daß der Abbildungsbereich und insbesondere der Brennpunkt in einer zur Achse der Lichtschranke bzw. der Lichtstrahlen senkrechten Ebene Ellipsenform aufweisen, eignet sich besonders für Wechsel lichtschranken mit kleiner Sendeleistung, bei denen das Halbleiterlumineszenz-Senderelement im Ausgangskreis und das Empfängerelement im Eingangskreis eines rückgekoppelten Oszillators liegt. Dank der schräg stehenden Linse läßt sich dann in vorteilhafter Weise das Problem lösen, mit nur einer Linse bei Anordnung von Sender- und Empfängerelement in einem Gehäuse als Rückkopplungsstrecke die von einem Fremdobjekt unterbrechbare Lichtstrecke vom Senderelement über die schräg stehende Linse auf einen entfernt angeordneten Reflexionsspiegel und zurück über dieselbe Linse zum Empfängerlement zu verwenden. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß sich auch bei sehr kleinen Sendeleistungen ein stabiler Oszillator dadurch ergibt, daß die an den Grenzflächen der Linse eventuell gebrochene Strahlung, die früher als Streustrahlung auf das Empfängerelement zurückfiel und damit einen stabilen Betrieb des Oszillators unmöglich machte, in keinem Fall mehr auf das Empfängerelement gelangt, vielmehr im Linsentubus gegen die Innenwand bzw. in den freien Raum gebrochen wird. Es ist also durch die Schrägstellung der Linse eine störende Reflexion von Sender-und Empfängerteil des Oszillators unterbunden. Außerdem wird durch diese Linsenanordnung eine zweite Linse oder ein Umlenkspiegel überflüssig.The idea of the invention, the lens in relation to the transmitted and received light beam to be inclined, so that the imaging area and especially the focal point in an elliptical plane perpendicular to the axis of the light barrier or the light rays are particularly suitable for interchangeable light barriers with low transmission power, in which the semiconductor luminescent transmitter element in the output circuit and the receiver element is in the input circuit of a feedback oscillator. Thanks to the sloping Lens can then solve the problem in an advantageous manner, with only one lens when the transmitter and receiver elements are arranged in one housing as a feedback path those of one Light path from the transmitter element that can be interrupted by a foreign object via the inclined lens onto a remotely arranged reflection mirror and back through the same lens to the receiving element. Surprisingly It has been shown that a stable oscillator is obtained even with very low transmission powers as a result, the radiation possibly refracted at the interfaces of the lens, which used to fall back on the receiver element as scattered radiation and thus one made stable operation of the oscillator impossible, in no case any more on the receiver element reaches, rather broken in the lens tube against the inner wall or into the free space will. Because of the inclination of the lens, it is a disturbing reflection of Transmitter and receiver part of the oscillator prevented. Also, through this Lens arrangement, a second lens or a deflecting mirror is unnecessary.

Der den Oszillator bildende Sender- und Empfängerteil, das Netzteil sowie alle zur Ansteuerung des Oszillators zur Verstärkung des Ausgangssignals usw.The transmitter and receiver part forming the oscillator, the power supply unit as well as all for controlling the oscillator to amplify the output signal, etc.

erforderlichen Einheiten lassen sich ohne Schwierigkeiten in einem relativ kleinen Gehäuse unterbringen und mittels Gießharz zu einem kompakten elektronischen Baustein integrieren. Die Lichtschranke ist damit hermetisch abgeschlossen, sie ist unempfindlich gegen alle Umwelteinflüsse sowie gegen Vibrations- und Schlagbeanspruchung. Durch die Verwendung eines Senders mit Lumineszenzdioden, d.h. durch die Anwendung von unsichtbarem moduliertem Licht ist die Lichtschranke auch weitgehend unempfindlich gegen Fremdlicht. Sie ist außerdem völlig verschleißfrei.required units can be easily combined into one accommodate relatively small housing and using cast resin to a compact electronic Integrate building block. The light barrier is hermetically sealed, you is insensitive to all environmental influences as well as to vibration and impact stress. By using a transmitter with luminescence diodes, i.e. by applying The light barrier is also largely insensitive to invisible, modulated light against extraneous light. It is also completely wear-free.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dieser neuartigen Lichtschranke, bei der vom Oszillator nach Gleichrichtung unmittelbar eine Ausgangsstufe angesteuert werden kann, wird im folgenden unter bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 - den grundsätzlichen räumlichen Aufbau und die räumliche Anordnung in einer Skizze als Schnittzeichnung; Fig. 2 ein vereinfachtes Blockschaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung und Fig. 3 die vollständige Schaltung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.A particularly advantageous embodiment of this new type of light barrier, in which the oscillator directly controls an output stage after rectification can be, is explained in more detail below with reference to the drawing. It show: Fig. 1 - the basic spatial structure and spatial arrangement in a sketch as a sectional drawing; 2 shows a simplified block diagram for an embodiment of the invention and FIG. 3 shows the complete circuit of a Embodiment of the invention.

In Fig. 1, die eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtschranke in etwa der Hälfte ihrer natürlichen Größe zeigt, ist mit 1 ein topfartiges Gehäuse bezeichnet, das auf der durch einen Deckel 2 verschlossenen Rückseite verschiedene Schaltungsanschlusse 3 für die Stromversorgung sowie für das Schaltausgangssignal der Lichtschranke aufweist. Bodenseitig ist in das Gehäuse eine Schaltungsplatte, vorzugsweise eine gedruckte Leiterplatte 4 eingesetzt, die auf der Innenseite 5 die gesamten elektrischen Bauelemente für die Lichtschranke, wie Stromversorgung, Oszillator, Ausgangsstufe usw. trägt, während die Leitungsverbindungen in üblicher Weise auf der Unterseite der Schaltungsplatte 4 verlaufen. Das Gehäuse 1 ist einstückig mit einem angesetzten, vorzugsweise rohrförmigen Tubus 7 verbunden, in dessen freie Austrittsseite eine Linse 8 üblicherweise eine Sammellinse, eingesetzt ist, deren optische Achse in bezug auf die Achse des Tubus 7 schräg steht, d.h. die Linse 8 steht beispielsweise in bezug auf die Schaltungsplatte 4 schief.In Fig. 1, the one embodiment of a light barrier according to the invention shows in about half of its natural size, 1 is a pot-shaped housing denotes, the different on the closed by a cover 2 rear Circuit connections 3 for the power supply and for the switching output signal the light barrier has. At the bottom of the housing is a circuit board, preferably a printed circuit board 4 is used, which is on the inside 5 all electrical components for the light barrier, such as power supply, Oscillator, output stage, etc. carries, while the line connections in the usual Way on the underside of the circuit board 4 run. The housing 1 is in one piece connected to an attached, preferably tubular tube 7, in its free Exit side a lens 8, usually a converging lens, is used, the optical axis is inclined with respect to the axis of the tube 7, i.e. the lens 8 stands at an angle with respect to the circuit board 4, for example.

In die Schaltungsplatte 4 sind in der Mitte dicht nebeneinander angeordnet eine Galliumarsenid-Lumineszenzdiode 9 sowie eine Fotodiode bzw. ein Fototransistor 10 in Bohrungen so eingesetzt, daß ihre lichtempfindlichen Bereiche geringfügig, d.h.In the circuit board 4 are arranged close to one another in the middle a gallium arsenide light emitting diode 9 and a photodiode or a phototransistor 10 inserted into holes in such a way that their light-sensitive areas are slightly i.e.

um den Bruchteil eines Millimeters über die unterseitige Fläche 6 der Schaltungsplatte 4 hinausragen. Um eine gegenseitige optische direkte Beeinflussung zwischen den Elementen 9 und 10 zu vermeiden, ist zwischen beide Elemente ein lichtundurchldssiges Trennplättchen 11 eingesetzt.by a fraction of a millimeter over the underside surface 6 the circuit board 4 protrude. A mutual optical direct influence to avoid between the elements 9 and 10 is an opaque one between the two elements Separating plate 11 used.

Im Betrieb der Lichtschranke gelangt der von der Lumineszenzdiode 9 ausgehende Lichtstrahl auf die Linse 8, wird dort in bekannter Weise gebrochen und fokussiert und fällt dann als Sendelichtstrahl auf einen Reflexionsspiegel 12, der vorteilhafte weise ein bekannter Prismenspiegei ist. Der zurücklaufende Lichtstrahl, oder besser Teillichtstrahl gelangt auf dieselbe Linse 8 und wird in den Tubus 7 hinein fokussiert. In der Ebene der Unterseite der Schaltungsplatte 4, also dort, wo die Lumineszenzdiode 9 und das Fotoelement 10 angeordnet sind; bildet der Empfängerlichtstrahl ersichtlicherweise keinen scharfen Brennfleck oder kreisrunden Lichtfleck ab, sondern eine Ellipse. Es hat sich nun als besonders vorteilhaft erwiesen, die Anordnung der Elemente 9 und 10 und die Schrägstellung der Linse 8 so vorzunehmen, daß beide je etwa in einem Brennpunkt einer so erzeugten elliptischen Lichtstrahlabbildung liegen.When the light barrier is in operation, it comes from the light emitting diode 9 outgoing light beam on the lens 8, is refracted there in a known manner and then focuses and falls as a transmitted light beam on a reflection mirror 12, the advantageous way is a known prism mirror. The returning ray of light or better Partial light beam arrives at the same lens 8 and is focused into the tube 7. In the plane of the underside of the circuit board 4, that is to say where the light emitting diode 9 and the photo element 10 are arranged; Obviously, the receiver light beam does not form a sharp focal point or circular light spot, but an ellipse. It has now been found to be particularly beneficial proved the arrangement of the elements 9 and 10 and the inclination of the lens 8 make so that both are each approximately in a focal point of an elliptical created in this way Lying light ray illustration.

Sofern dafür gesorgt ist, daß kein direktes Licht von der Lumineszenzdiode 9 auf das Empfänger-Fotoelement 10 gelangt, kann dieses letztgenannte Element selbstverständlich auch in einer vor oder hinter dem Senderelement 9 liegenden Ebene angeordnet sein, die im Bereich dieses Elements nicht vom Streulicht getroffen wird. Für die Zwecke einer rationellen Fertigung jedoch- hat sich die gezeigte und beschriebene Anordnung der Elemente 9 und 10 in einer Ebene auf der Schaltungsplatte 4 als besonders günstig erwiesen.Provided that it is ensured that no direct light from the light emitting diode 9 reaches the receiver photo element 10, this latter element can of course also be arranged in a plane lying in front of or behind the transmitter element 9, which is not hit by the scattered light in the area of this element. For the purposes However, the arrangement shown and described has proven to be efficient in production of the elements 9 and 10 in one plane on the circuit board 4 as particularly favorable proven.

Versuche mit der neuartigen Lichtschranke haben ergeben, daß sich auch bei sehr kleinen Sendeleistungen Sicherungsstrecken bis zu 25 m überbrücken lassen. Für den praktischen Einsatz sind bei den derzeit hergestellten und erprobten Modellen 6 bis 14 m Abstand zwischen der Sender-Empfängereinheit und dem Reflexionsspiegel zu empfehlen. Die Lichtschranke arbeitet sowohl bei Umlicht, beispielsweise bei Tageslicht, wie auch bei vollständiger Dunkelheit vollkommen einwandfrei und sicher. Bei vollkommener Dunkelheit ist die überbrückbare Strecke jedoch um ca. 20% kürzer.Experiments with the new type of light barrier have shown that Bridge safety distances of up to 25 m even with very low transmission powers permit. For practical use are currently manufactured and tested Models 6 to 14 m distance between the transmitter / receiver unit and the reflection mirror to recommend. The light barrier works both in ambient light, for example at Daylight, as well as in complete darkness, perfectly and safely. In total darkness, however, the distance that can be bridged is approx. 20% shorter.

Fig. 2 und 3 zeigen einerseits das Blockschaltbild und andererseits die vollständige Anordnung der auf der Schaltungsplatte 4 im Innenraum 5 des Gehäuses 1 untergebrachten Schaltung. Die Stromversorgung erfolgt von einem elektronisch stabilisierten Netzgerät, das gleichzeitig die zur Gewinnung von Tastimpulsen für den Oszillator erforderliche Niedervolt-Netzfrequenzspannung an eine Torschaltung 21 liefert, die den Oszillator 22 schaltet. Das impulsartige Wechselausgangssignal des Oszillators 22 wird zur Entfemung von aus dem Tastimpuls stammenden wechselfrequenten Anteilen über ein Tiefpaßfilter 23 geschickt, dessen Ausgangssignal im Verstärker 24 verstärkt wird und dann ein steuerbares Halbleiter-SchaXelement 25, beispielsweise ein Triac schaltet, das an der Klemme 26 das Schaltausgangssignal der Lichtschranke liefert.FIGS. 2 and 3 show the block diagram on the one hand and on the other hand the complete arrangement of the on the circuit board 4 in the interior 5 of the housing 1 housed circuit. The power supply comes from an electronic stabilized power supply unit, which at the same time is used to generate tactile pulses for the oscillator required low-voltage mains frequency voltage to a gate circuit 21 supplies, which switches the oscillator 22. The pulse-like alternating output signal of the oscillator 22 is used to remove alternating frequencies originating from the key pulse Share sent through a low-pass filter 23, the output signal in the amplifier 24 is amplified and then a controllable semiconductor SchaXelement 25, for example a triac switches that at terminal 26 the switching output signal of the light barrier supplies.

Die Schaltung im einzelnen zeigt Fig. 3. Es ist ohne weitere Erläuterungen für den Fachmann erkennbar, daß die Uber einen Doppelweggleichrichter 30 erzeugte wellige Gleichspannung über den Kondensator 31, die Zenerdiode 32 und den von der Zenerdiode gesteuerten Transistor 33 sowie den weiteren Glättungskondensator 34 elektronisch stabilisiert wird. Die am Gleichrichter 30 abgreifbare wellige Gleichspannung beträgt ca. 14 V, während die stabilisierte.Gleichspannung auf der Leitung 35 auf ca. 12 V eingestellt ist. Dieser Spannungswert entspricht etwa der Durchbruchspannung für die Zenerdiode 32.The circuit in detail is shown in FIG. 3. It is without further explanations It can be seen by those skilled in the art that the Uber generated a full-wave rectifier 30 ripple DC voltage across the capacitor 31, the Zener diode 32 and from the Zener diode controlled transistor 33 and the further smoothing capacitor 34 is electronically stabilized. The wavy DC voltage that can be tapped off at the rectifier 30 is approx. 14 V, while the stabilized DC voltage on line 35 approx. 12 V is set. This voltage value corresponds approximately to the breakdown voltage for the zener diode 32.

An den mit der Niederspannungswicklung des Transformators 36 verbundenen Klemmen des Gleichrichters 30 liegen eingangsseitig der Torschaltung 21 zwei Dioden 37 und 38, über die ein netzfrequenter Tastimpuls gewonnen wird, der einen normalerweise auf Stromdurchlaß geschalteten Transistor 39 jeweils kurzzeitig sperrt, sodaß am Ausgang, d.h. am Kollektor dieses Transistors, ein Spannungsimpuls entsteht, der über einen sehr kleinen einstellbaren Koppelkondensator 80, der beispielsweise lediglich aus zwei gegeneinander geringfügig verdrehbaren Drähten besteht, auf den Eingang des Oszillators 22 geschaltet ist.At the one connected to the low voltage winding of the transformer 36 Terminals of the rectifier 30 are two diodes on the input side of the gate circuit 21 37 and 38, via which a mains frequency key pulse is obtained, the one normally switched to current passage transistor 39 blocks each briefly, so that on Output, i.e. at the collector of this transistor, a voltage pulse is generated which via a very small adjustable coupling capacitor 80, which, for example, only consists of two wires that can be twisted slightly against each other, to the entrance of the oscillator 22 is switched.

Durch diesen Spannungsimpuls wird die Tastfolge für den Oszillator 22 festgelegt.This voltage pulse sets the key sequence for the oscillator 22 set.

Der Oszillator 22 besteht im wesentlichen aus einem integrierten Verstärker~ element 40, beispielsweise einem Operationsverstärker, in dessen Eingangskreis das empfängerseitige Fotoelement 10, im dargestellten Beispiel ein Fototransistor, liegt und in dessen Ausgangskreis der Lichtsender, in diesem Fall eine Lumineszenzdiode 9 eingeschaltet ist. Die Elemente 41, 42, 43, 44, 45 und 46 dienen in bekannter Weise zur Arbeitspunkteeinstel 1 ung bzw. zur Unterdrückung unerwünschter Schwingungen. Der vom Ausgang des Verstärkers 40 auf den Abblockkondensator 46 geschaltete Kondensator 47 dient zur Dämpfung, um zu gewährleisten, daß der Oszillator unterhalb einer bestimmten Frequenz schwingt. Da der Verstärker ein Wechselspannungssignal abgibt, ist zur Lumineszenzdiode eine weitere normale Diode 48 antiparallel geschaltet, um die zweite Halbwelle zu unterdrücken. Die Ankopplung der senderseitigen Lumineszenzdiode 9 sowie die Auskopplung des Signals vom Oszillator 22 erfolgt über einen Kondensator 49.The oscillator 22 consists essentially of an integrated amplifier ~ element 40, for example an operational amplifier, in whose input circuit the receiver-side photo element 10, in the example shown, a photo transistor, is located and in its output circuit the light transmitter, in this case a light emitting diode 9 is switched on. The elements 41, 42, 43, 44, 45 and 46 are used in known Way to set the operating points or to suppress unwanted vibrations. The one from the output of amplifier 40 to the blocking capacitor 46 switched capacitor 47 is used for damping to ensure that the oscillator oscillates below a certain frequency. Because the amplifier is an AC voltage signal emits, another normal diode 48 is connected in antiparallel to the luminescent diode, to suppress the second half-wave. The coupling of the light emitting diode on the transmitter side 9 and the coupling out of the signal from the oscillator 22 takes place via a capacitor 49.

Vom Kondensator 49 gelangt das Ausgangsnutzsignal des Oszillators auf das Filter 23, in dem zunächst eingangsseitig eine Gleichrichtung über die Diode 50 erfolgt. lm7i -Siebglied 51 wird dann das gleichgerichtete Signal geglättet, bevor es auf den Verstärker 24 gelangt, dessen Eingangsstufe aus einem in Emittergrundschaltung geschalteten Transistor 60 besteht. Das über den Transistor 60 verstärkte Signal wird am Kollektor über eine Zenerdiode, die einen bestimmten Schalt-Schwellwert für die Endstufe des Verstärkers 24 festlegt, nach nochmaliger Glättung über ein RC-Glied 62 auf den Eingang des Endstufentransistors 63 geschaltet. Vom Ausgang des Transistors 60 erfolgt über einen Widerstand 75 von ca. 100 k0hm eine Rückkopplung auf den Eingang des Transistors 39, der bei erregtem Oszillator 22 durch das Rückkopplungssignal gesperrt bleibt. Der Ausgang oder Kollektor des Transistors 63 ist unter Zwischenschaltung einerLeuchtdiode 64, die aus Gründen der Funktionssicherheit der Lichtschranke auch bei Ausfall dieser Diode 64 durch einen Widerstand 65 geshuntet ist, auf die Steuerelektrode eines Triac 70 in der Stufe 25 geschaltet. Die Laststrecke des Triac 70, der zum Schutz gegen Überlastung durch die Reihenschaltung aus einem Widerstand 71 und einem Kondensator 72 geshuntet ist, stellt die auf beispielsweise 200 W belastbare geschaltete Steuerstrecke der Lichtschranke dar, deren einer Ausgangspunkt der Anschluß 26 ist, der potential mäßig beispielsweise auf Masse 27 bezogen ist.The useful output signal of the oscillator arrives from the capacitor 49 to the filter 23, in which first rectification via the diode on the input side 50 takes place. lm7i -sifter 51 then the rectified signal is smoothed, before it reaches the amplifier 24, its input stage consists of a basic emitter circuit switched transistor 60 consists. The signal amplified via transistor 60 is connected to the collector via a zener diode that has a certain switching threshold for the output stage of the amplifier 24, after further smoothing via a RC element 62 connected to the input of output stage transistor 63. From the exit of transistor 60 is fed back via a resistor 75 of approximately 100 kΩ to the input of transistor 39, which when the oscillator 22 is excited by the feedback signal remains locked. The output or collector of transistor 63 is interposed a light-emitting diode 64, which for reasons of functional reliability of the light barrier when this diode 64 fails, it is shunted by a resistor 65 onto the control electrode a triac 70 switched in stage 25. The load path of the triac 70, which is used to Protection against overload by the series connection of a resistor 71 and a Capacitor 72 is shunted, the switched to 200 W loadable, for example, represents Control path of the light barrier, one of which is the starting point of connection 26, which is potentially related to ground 27, for example.

Die Schaltung arbeitet wie folgt: Über das Netzteil 20 wird einerseits eine in bekannter Weise erzeugte stabilisierte Gleichspannung von ca. 12 V (Leitung 35) erzeugt und andererseits ueber die Dioden 40 und 41 und den Schalter (Transistor) 42 der Oszillator 22 getastet.The circuit works as follows: On the one hand, via the power supply unit 20 a stabilized DC voltage of approx. 12 V generated in a known manner (line 35) and on the other hand via the Diodes 40 and 41 and the Switch (transistor) 42 of oscillator 22 is keyed.

Sofern die Lichtstrecke von der Lumineszenzdiode 9 über die Optik 8 und den Spiegel 12 zum Fototransistor 10 geschlossen und nicht durch ein in dieser "Schranke" befindliches Objekt unterbrochen ist, schwingt der so über den Lichtstrahl rückgekoppelte Oszillator 22 nachEirchaltung durch den Tastimpuls auf einer relativ hohen, im wesentlichen durch die im Kreis liegenden Kapazitäten bestimmte Frequenz. Der Lichtsender (die Lumineszenzdiode 9) setzt dabei jeweils nur eine Halbwelle der ankommenden Schwingungen in Lichtenergie um, während die andere Halbwelle über die Diode 48 unterdrückt wird. Das Ausgangssignal des Oszillators wird dann in der Stufe 23 gleichgerichtet und gesiebt, im Verstärker 24 verstärkt und in Abhängigkeit von einem bestimmten Schwellwert zur Steuerung des ausgangsseitigen Triac 70 verwendet.If the light path from the light emitting diode 9 via the optics 8 and the mirror 12 to the phototransistor 10 closed and not by one in this "Barrier" located object is interrupted, it swings over the light beam feedback oscillator 22 after switching by the key pulse on a relative high frequency determined essentially by the capacitances in the circle. The light transmitter (the luminescent diode 9) sets only one half-wave in each case of the incoming oscillations in light energy, while the other half-wave over the diode 48 is suppressed. The output signal of the oscillator is then in the Stage 23 rectified and screened, amplified in amplifier 24 and as a function used by a certain threshold value to control the output-side triac 70.

Claims

PATENT CLAIMS

3 alternating light barrier with a semiconductor sensor serving as a transmitter or receiver L umi neszenzbauel ementen with an assigned control and receiver circuit are arranged in a housing on the light beam exit and re-entry side has a lens, characterized in that the optical axis of the lens (8) by tilting the lens with respect to the transmitted and received light beam is inclined, and that at least the receiver element (10) in one to the optical The axis of the lens (8) is not a perpendicular plane in the received light beam area of the lens lies.

2. Alternating light barrier according to claim 1, characterized marked chne, t ,, that the transmitter (9) and receiver element (10) in one to the optical axis of the lens (8) inclined plane are arranged side by side.

3. Alternating light barrier according to claim 2, characterized in that it is marked, that the transmitter and receiver elements close together in approximate alignment are arranged on the optical center of the inclined lens.

4. Changing light barrier according to claim 3, characterized in that the transmitter and receiver element to avoid short-circuited and not Optical feedback through the lens through an opaque separating plate (11) are separated from each other.

5. changeable light cabinets according to one of claims 2-4, characterized in that that the plane in which the transmitter and receiver elements are arranged is a printed one Scholtungsplatte (4) whose soldering side (6) faces the lens (8), and that the transmitter (9) and receiver element (10) from the assembly side from in holes in the circuit board (4) are inserted so that you are more sensitive to light Area is essentially in the plane of the Lätseite (6).

6. Changing light barrier according to one of the preceding claims, at the semiconductor luminescent transmitter element in the output circuit and the photosensitive one Receiver element is in the input circuit of a feedback oscillator, thereby characterized in that the UckkoppI ungsweg, which can be interrupted by a foreign object Left straight from the transmitter element (9) via the inclined lens (8), one away arranged reflective mirror (12) and back via the same lens <8) to the receiver element (10) is

7. alternating light barrier according to claim 6, characterized in that the Oscillator (22) a pulse derived preferably from the mains frequency tactile oscillator is.

8. Changing light barrier according to claim 6 or 7, dadv.rch geken nz ei c hne t that the output Nv.tzsignal of the -Oszi 1 Iator (22) after rectification and filtering a controllable power semiconductor component via an amplifier (24) controls, and that the entire unit of power supply unit (20), control unit - (21), feedback Oscillator (22), Siebgli-ed (23), amplifier (24) and output switch - (25J the interchangeable light barrier housed in a single housing together with the lens (8) is L e r s e i t e