DE2357474A1 - Vorrichtung zum feststellen der auf einer spule vorhandenen faden- bzw. garnmenge fuer einen webstuhl - Google Patents

Description

PATENTANWXtTE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN DR. M. KÖHLER DIPL-ING. C. GERNHARDT

MÖNCHEN HAMBURG TELEFON: 381233 2000 HAMBURG 50, TELEGRAMME= KARPATENT KDNIGSTRASSE

2357474 It 5. 11.73

W. 25984/73 2o/Vo

The Singer Company Elizabeth, New Jersey (V.St.A.)

Vorrichtung zum Feststellen der auf einer Spule vorhandenen Faden- bzw. Garnmenge für einen Webstuhl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine fotoelektrische Fühleinrichtungen verwendende Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins von Fadenmaterial in einem bestimmten Bereich auf einer Spule, mit einer ersten reflektierenden Fläche und einem Betätigungsteil zum Auswerfen der Spule. . "

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine fotoelektrische Einrichtung zum Feststellen, ob Material auf einer Spule verbraucht ist, welche in Verbindung mit einem.mit fliegendem Schiffchen arbeitendem Webstuhl verwendet wird. Bisher wurde

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bei derartigen Vorrichtungen zum Feststellen des Vorhandenseins von Schußfaden mechanische Fühleinrichtungen verwendet, welche unempfindlich waren und durch welche viel Schußfadenmaterial (Garn) verschwendet wurde. Durch diese Vorrichtungen wurde das Garn zufolge des durch die mechanische Fühleinrichtung ausgeübten Druckes häufig abgerieben oder zerfasert oder zerrissen.

Bekannte fotoelektrische Fühleinrichtungen waren ebenfalls unempfindlich und konnten bei starkem Licht der Umgebung häufig nicht ausreichend genug zwischen einer leeren und einer vollen Spule unterscheiden. Häufig wurde die Spule abgeändert, indem eine lichtreflektierende Fläche oder indem zwei spezielle Flächen gebildet wurden, von denen die eine in höchstem Maße reflektierend und die andere nichtreflektierend war, um die Empfindlichkeit und die Betriebszuverlässigkeit der Fühleinrichtung zu erhöhen. Jedoch ist die Veränderung oder das Austauschen vorhandener Spulen, um dadurch irgendeine bekannte Schußfadenfeststellvorrichtung verwenden zu können, eine teure zusätzliche Ausgabe. Weiterhin sahen bekannte fotoelektrische Fühleinrichtungen keine Einrichtungen vor, um die Schußfadenfeststellvorrichtung zu kalibrieren oder für unterschiedliche Webstühle zu optimieren. Häufig mußte die Leistung vermindert werden, damit eine Einrichtung an einem Webstuhl arbeiten kann, der von demjenigen Webstuhl unterschiedliche Abmessungen aufweist, für welchen die Einrichtung entwarfen wurde. Plötzliche Veränderungen oder ein Lichtblitz in der Beleuchtung der Umgebung würden häufig den Spulenäustauschmechanismus betätigen, bevor der Schußfaden von der Spule abgegeben worden ist.

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Die Einrichtung zum Feststellen gemäß der Erfindung erfordert keine Veränderung der Spulen, die gegenwärtig verwendet werden, arbeitet bei starkem Licht der Umgebung betriebszuverlässig, ist für plötzliche Lichtblitze unempfindlich, welche während eines Hauptteiles des Webzyklus auftreten können, hat einen verhältnismäßig hohen Empfindlichkeitsgrad und stützt sich beim Arbeiten auf die der Spule und dem Webmaterial innewohnenden Eigenschaften.

Gemäß der Erfindung ist eine fotoelektrische Fühleinrichtungen verwendende Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins oder NichtVorhandenseins von Fadenmaterial in einem bestimmten Bereich auf einer Spule, mit einer a?sten reflektierenden Fläche und mit einem Betätigungsteil zum Auswerfen der Spule, gekennzeichnet durch eine zweite reflektierende Fläche der Spule zum Tragen des Materials; eine Lichtquelle zum Beleuchten des bestimmten Bereiches; einen ersten fotoelektrischen Fühler, der zum Abfühlen des von dem bestimmten BeisLch bei Vorhandensein oder Nichtvorhandensein von Material reflektierten Lichts angeordnet ist, eine zur abgefühlten Lichtmenge proportionale Impedanz aufweist, und der einen verschiebbaren Tragarm zum Einstellen des Abstandes zu dem festgelegten Bereich zwecks Erhöhung seiner Empfindlichkeit auf lediglich von dort reflektiertes Licht aufweist; einen zweiten fotoelektrischen Fühler, der zum Abfühlen lediglich des von dem bestimmten Bereich bei Vorhandensein von Material reflektierten Lichts angeordnet ist, eine zur abgefühlten Lichtmenge proportionale Impedanz aufweist und der einen verschiebbaren Tragarm zum Einstellen des Abstandes zu dem festgelegten Bereich zwecks Erhöhung

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seiner Empfindlichkeit auf lediglich von dort reflektiertes Licht aufweist, und durch einen dritten fotoelektrischen Fühler, der zum Betätigen des Betätigungsteil zum Auswerfen der Spule beim Abfühlen eines bestimmten Pegels von reflektiertem Licht bei Abwesenheit von Material von dem festgelegten Bereich in Übereinstimmung mit einem vorher festgelegten Impedanzverhältnis des ersten Fühlers und des zweiten Fühlers in unmittelbarer Nähe zum ersten Fühler angeordnet ist.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine Vorderansicht einer Ausführunsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei der vordere Deckel der Vorrichtung abgenommen ist, um die Lichtwege bei einer vollen Spule zu zeigen.

Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 1, welche den Lichtweg bei einer leeren Spule zeigt.

Fig. 3 ist ein schematisches Stromkreisdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform einer fotoelektrischen Schußfadenfeststellvorrichtung, welche nach dem Prinzip gemäß der Erfindung arbeitet.

In den Fig. 1 und 2 ist mit Io eine fotoelektrische Schußfadenfeststellvorrichtung bezeichnet, die zur Befestigung an dem Hauptrahmen eines mit einem fliegenden Schiffchen arbeitenden bekannten Webstuhls geeignet ist, welcher einen automatischen· Spulen-Auswechselmechanismus aufweist. Die Arbeitsweise des Webstuhls ist in keiner Weise durch die Feststellvor-

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richtung gemäß der vorliegenden Erfindung verändert worden, bis auf die Ausnahme, daß der automatische Spulen-Auswechselmeehanismus zu dem richtigen Punkt des Webzyklus durch eine Spannung betätigt wird, die von einer Feststellvorrichtung erhalten wird, die auf dem Prinzip gemäß der vorliegenden Erfindung beruht .

Eine detaillierte Erläuterung der Arbeitsweise eines mit fliegendem Schiffchen arbeitenden Webstuhls ist in der US-PS 3 373 773 aufgezeigt. Eine weitere Erläuterung eines fotoelektrischen Schußfaden-Detektors ist in der US-PS 69 3 671 aufgezeigt.

Die fotoelektrische Schußfadenfeststellvorrichtung Io weist verschiedene Untereinheiten bzw. Unterbauteile auf, beispielsweise einen Steuerkasten 14, welcher die elektronische Schaltung zum Betätigen der Vorrichtung gehäuseförmig umgibt, einen Befestigungsarm (nicht gezeigt) zur Befestigung an dem Hauptrahmen eines Webstuhls in Gegenüberlage zu einem Schiffchenkasten 2o, welcher an jedem Ende einer Webstuhlstange 22 angeordnet ist, und einen (nicht gezeigten) Arm, welcher an dem Steuerkasten 14 eines optischen Fühlkopfes 26 befestigt ist, der ein Gehäuse 25 aufweist. Der optische Fühlkopf 26, der mit seinem abgenommenen vorderen Deckel in den Figuren gezeigt ist, ist mittig oberhalb des Schiffchenkastens 2o angeordnet, und er ist daher mittig oberhalb eines Schiffchens 34 und einer in dem Schiffchen 3M- gehaltenen Spule 36 angeordnet₉ wenn . sich das Schiffchen 34 in dem Schiffchenkasten 2o befindet.

ϊη Ausnehmungeninnerhalb des optischen Fühlkopf-Gehäuses 25 sind zwei fotoelektrische Fühleinrichtungen (Fotozellen)· .28 und 3o und eine Lichtquelle (Lampe)

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angeordnet. Die Fotozelle 2 8 ist eine Doppel-Fotozelle, welche zwei Fühlelemente 27 und 29 in sich eingeschlossen aufweist. Elektrische Verbindungen zwischen den Fotozellen 28 und 3o, der Lampe 32 und dem Steuerkasten 14 sind durch einen Kanal 33 hindurchgeführt, der in dem Arm und in dem Fühlkopf 26 vorgesehen ist. Die Lampe 32 ist in einer Buchse 35 befestigt, welche ihrerseits an dem Fühlkopf-Gehäuse 25 befestigt ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein einziges Gehäuse verwendet, welches den Steuerkasten 14, den Arm und den Befestigungsarm, wie vorangehend beschrieben, mit einschließt. Es kann jedoch auch ein aus mehreren Abschnitten bestehender Gehäuseaufbau verwendet werden, um zu dem gleichen Ergebnis zu gelangen.

Die Spule 36, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, befindet sich in dem Schiffchen 34 in ihrer Relativlage mit Bezug auf den optischen Fühlkopf 26, wenn das Schiffchen 34 vermittels eines Anschlags 3 8 angehalten wird und sich in dem Schiffchenkasten 2o eines (nicht gezeigten) mit fliegendem Schiffchen arbeitenden Webstuhls befindet. Das Schiffchen 34 ist für gewöhnlich mit einer Öffnung versehen, durch welche die Spule sichtbar ist und durch welche die Spule 36 von dem optischen Fühlkopf 26 gesehen bzw. abgefühlt werden kann. Die Öffnung in dem Schiffchen 34 befindet sich stets in der gleichen Lage, wenn das Schiffchen 34 in dem Schiffchenkasten 2o angeordnet ist.

Lichtstrahlen, die von der Lampe 32 ausgehen, werden durch eine Linse 44 an einer Stelle 46 fokussiert, die sich oberhalb der Fläche 48 auf der Spule 36 befindet. Dies führt zu einer ovalförmigen

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Lichtprojektion von ungefähr 12,4 mm Länge auf einer Fläche 52 der Spule 36. Die Spule 36 hat bei der bevorzugten Ausführungsform eine relativ glatte (spiegelnde Oberfläche, welche ausreichend Licht zur Fotozelle 2 8 reflektiert, um deren Impedanz zu verändern, reflektiert jedoch verhältnismäßig wenig Licht zur Fotozelle 3o und verändert deren Impedanz nicht bemerkenswert. Falls Garnfäden 5o (Schußmaterial) sich auf der Spule 36 in dem Flächenbereich 52 befinden, ist die Fläche des beleuchteten Bereichs nicht länger glatt und Lichtstrahlen 5 3 (Fig. 1) werden wegen der diffusen reflektierenden Charakteristik des Schußmaterials 5o in einer Vielzahl von Winkeln reflektiert. Verhältnismäßig gleiche Anteile des Lichts werden die Fotozellen 2 8 und erreichen, um dadurch deren Impedanz ungefähr im gleichen Ausmaß zu verändern. Die Bedeutung der Impedanzveränderungen der Fotozellen wird offensichtlich, wenn die Arbeitsweise des DeteJctors in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird.

Obwohl in der bevorzugten Ausführungsform die Spule 36 mit einer spiegelnd reflektierenden Fläche ausgebildet angesehen wird und das Schußmaterial als eine diffuse reflektierende Fläche aufweisend beschrieben wird, können die Prinzipien gemäß der Erfindung mit entgegengesetzten Charakteristiken der Spule 36 und des Schußmaterials verwendet werden. Entsprechende Veränderungen an den Stromkreisen gemäß Fig. 3 können durchgeführt werden, um diesen veränderten Kriterien Rechnung zu tragen. In Obereinstimmung mit den Prinzipien gemäß der Erfindung ist es lediglich notwendig, daß die reflektierende Fläche der Spule von der reflektierenden Fläche des Schußmaterials unterschiedlich ist.

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Es wird bemerkt, daß das Abfühlen des Schußmaterials auf der Spule durchgeführt wird, wenn die Schlagstange sich in ihrer vordersten Lage befindet, und daß, da die Fotozellen 2 8 und 3o innerhalb des optischen Fühlkopfs 26 in Ausnehmungen angeordnet sind, sie im wesentlichen Lichtstrahlen nur dann empfangen, wenn die Spulenfläche an einer spezifizierten Stelle mit geringer Plus- oder Minus-Toleranzabweichung angeordnet ist. Dadurch wird ein mögliches Fehlersignal vermieden, welches von der Fläche der Schlagstange erhalten werden könnte, welche an den Detektorfühlern, bevor die Spule an die vorderste Stelle gelangt vorbeigeht.

Die bevorzugte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht eine mechanische Einstellung der Fotozellen 28 .und 3o vor, indem diese auf Verschiebetragarmen 37 bzw. 39 befestigt sind. Die Verschiebetragarme 37 und 39 sind an dem Gehäuse 25 des optischen Fühlkopfes 26 vermittels Schulterschrauben Ul befestigt, welche ermöglichen, daß die Fotozellen 28 und 3o innerhalb von Öffnungen 43 und 45 von rohr- bzw. tubusförmigen Fühlerschirmen 47 bzw. 49 eingestellt werden können. Die Fühlerschirme U7 und 49 sind an dem Gehäuse 25 vermittels Schrauben 51 befestigt.

Obwohl der Abstand der Fotozellen 28 und 3o von der Oberfläche der Spule 36 mit Hilfe der Verschiebetragarme 37 und 39 eingestellt wird, um das Licht, welches die entsprechenden Fotozellen erreicht, zu optimieren, würden große Lichtmengen oder -bündel, die zufolge von Reflektionen von der Schlagstange selbst oder von Sonnenlicht auftreten, das zufällig in den Raum eindringt, immer noch das Auswerfen der

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Spule bewirken, bevor das Schußmaterial erschöpft ist. Frühere Lösungen zu diesem. Problem enthielten die Verwendung einer dritten Fotozelle oder einer mechanischen Verriegelung, um irrtümliche Auswürfe der Spule zu verhindern. Dieses stellte sicher,daß der vorderste Teil der Schlagstange abgefühlt wurde und das Schiffchen in den Kasten bzw. das Gehäuse eingebracht wurde, bevor die Betätigung der Fühleinrichtung zu einem bestimmten Zeitpunkt in dem Webzyklus möglich war. Jedoch erwies sich diese Technik als nicht erfolgreich, da eine kontinuierliche Einstellung einer mechanischen Verriegelung erforderlich war. Wenn ein fotoelektrischer Fühler verwendet wurde, um den vordersten Teil der Schlagstange zu bestimmen, würden Staub oder Fasern oder Fusseln₉ die in der Atmosphäre enthalten sind, bald den fotoelektrischen Fühler abdecken, und dadurch zu fehlerhaften Ergebnissen führen.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung löst die Probleme, die bei bekannten fotoelektrischen Fühlsystemen auftraten, indem ein fotoelektrischer Doppel-Fühler 28 verwendet wird, welcher in sich zwei getrennte Fühler 27 und 29 aufweist. Demgemäß fällt Licht₉ welches durch die öffnung U3 einfällt, gleichmäßig auf die Fotozellen 27 und 29₈ um dadurch deren Impedanz in entsprechender Weise zu verändern. Eine kritische Einstellung oder mechanische Ausrichtung der Schlagstange ist nicht weiter erforderlich. Die Anordnung der Photozellen 27 und 29 entfernt diese aus der für gewöhnlich staubgeladenen Atmosphäre und stellt ein Minimum an Störungen bei ihrer richtigen Arbeitsweise sicher. Die zusätzliche Fotozelle 29 dient als die erforderliche Verriegelung, hängt jedoch noch genauer von der Lage der Spüle 36 und der

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Menge von Faden, die sich auf der Spule 36 befindet, ab als lediglich von der Lage der Schlagstange 22. Die Fotozelle 29 betätigt die zugehörige elektronische Schaltung lediglich während derjenigen Periode, in der sie Licht fühlt oder in der sie einen Mangel an Licht feststellt, welches von der Spule 36 selbst reflektiert wird, und betätigt die elektronische Schaltung lediglich während eines sehr kleinen Teiles des Webzyklus, um dadurch bei plötzlich auftretenden Veränderungen des Lichtes der Umgehung die Möglichkeit zu vermindern, daß es dahingehend wirkt, die Spule auszuwerfen, bevor sie .leer» ist', d. h. keinen Webfaden mehr aufweist.

In dem Steuerkasten 14 der Vorrichtung zum Feststellen der auf einer Spule vorhandenen Fadenbzw. Garnmenge für einen Webstuhl sind die schematisch in Fig. 3 gezeigten Bestandteile eingeschlossen, welche eine Gleichspannung erzeugen, welche ihrerseits eine Triggerspule 6o erregt, die die Spule auswirft und den Spulenaustauschzyklus des Webstuhls in bekannter Art und Weise beginnt.

Eine Energiequelle für das Arbeiten einer bevorzugten Ausführungsform der fotoelektrischen Schußfadenfeststellvorrichtung Io ist die in Fig. 3 gezeigte Energiequelle 62 für den Webstuhl_s welche für gewöhnlich eine Spannung von Io bis 15 V bei einer Frequenz von 5o bis 6o Hz liefert. Die 5o bis 6o Hz werden durch einen Vollwellenbrückenstromkreis 6 3 gleichgerichtet, der Dioden 64, 66, 6 8 und 7o aufweist. Außerdem ist eine Sicherung 7 2 als Oberlast- und Kurzschlußstromschutz mit eingeschlossen.

Die ungefilterte Gleichspannung, welche von dem Brückenstromkreis 6 3 erhalten wird, ist an einen geregelten Lampanspeisestromkreis 73 angeschlossen, welcher einen Widerstand 74 und eine Zehnerdiode 76

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zur Begrenzung der Spannung auf einen Spitzenwert von ungefähr 9,1 V aufweist. Zum gleichmäßigen bzw. stetigen Abfühlen wird die Lichtintensität auf einem konstanten Viert durch Regeln der Spannung zu einer Lichtquelle 32 gehalten, welche in der bevorzugten Ausführungsform eine Instrumentenlampe vom Typ 6.E. Nr. 253 ist, welche bei 2₃5 V und o,35 A arbeitet. Ein weiterer Spannungsschutzstromkreis für die Lichtquelle 32 ist außerdem vorgesehen und wird nachfolgend beschrieben.

Ein Spannungsteiler, der aus Widerständen 78, und 82 zusammengesetzt ist, ist an Leitungen 83 und 85 mit gleichgerichteter Gleichspannung angeschlossen und erzeugt eine Bezugsspannung .für die Steuerelektrode 86 eines programmierbaren Unijunktions-Transistors 88, welcher nachfolgend als PUT 8 bezeichnet wird. Ein Widerstand 84 ist parallel zum Widerstand 8o geschaltet und wird ausgewählt, um die an der Steuerelektrode 86 des PUT 8 8 erscheinende Spannung einzustellen, und er wird so ausgewählt, um 2,5 V effektive Spannung parallel zur Lampe'oder Lichtquelle 32 zu erzeugen.

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Zu Beginn eines Zyklus beginnt ein Kondensator 9o, der von der Anodenelektrode 92 des PUT zur Leitung 85·geschaltet ist, sich durch die Widerstände 74 und 94 aufzuladen, wodurch an der Anodenelektrode 9 2 eine Spannung erzeugt wird, die sich mit der durch die RC-ZeitkonstanteCR., + Rg₁J * ^cg festgelegte Geschwindigkeit erhöht. Jedoch steigt die Spannung an der Steuerelektrode 86 des PUT 88 in ÜbereinStimmung mit der Leitungsspannung. Der PUT 88 kann nicht zünden bevor ein gewisser Zeit-.raum nach 9o des Leitungsfrequenzzyklus verstrichen ist, da die Anodenelektrode 9 2 nicht positiver werden kann als die Steuerelektrode 86 bevor die Speisegleich-

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spannung abnimmt (zwischen 9o und 18o des Lei» tungszyklus). Die Anodenelektrode 92 neigt dazu, auf einer positiveren Spannung zu verbleiben als die Steuerelektrode 86, weil der Kondensator 9o seine Spannung hält, während die Spannung an der Steuerelektrode 86 mit der Leitungsspannung abfällt.

Zu einem Zeitpunkt in dem Zyklus zwischen une 18o°, wenn die Anodenelektrodenspannung die Spannung an der Steuerelektrode um ungefähr o,5V übersteigt, zündet der PUT 88 (er erhält einen kleinen Widerstand zwischen seiner Anodenelektrode 92 und seiner Kathodenelektrode 96), wodurch sich der Kondensator 9o über den Kathodenwiderstand 9 8 und die Steuerkathoden-verbindung eines gesteuerten Siliziumgleichrichters, der nachfolgend mit SCR loo bezeichnet wird, entlädt.

Die Anoden- und Kathodenelektroden des SCR loo sind mit der Lichtquelle 32 und einem Widerstand in Reihe und gemeinsam zur Einspeisung der Gleichspannung (Leitungen 83 und 85) parallel geschaltet. Wenn sich der Kondensator 9o in die Steuerelektroden-Kathodenverbindung des SCR loo entlädt, bewirkt dies, daß der SCR loo zündet, um dadurch zu bewirken, daß die Speisegleichspannung parallel zur Lichtquelle 32 erscheint. Der Widerstand 84 ist so gewählt, um den Zündungszeitpunkt des PUT 9o an einer bestimmte.! Stelle jedes Zyklus festzusetzen, um 2,5 V effektive Spannung parallel zur Lichtquelle 32, wie vorangehend erwähnt, zu erhalten.

Wenn die Leitungsspannung abnimmt, verringert sich die Spannung an der Steuerelektrode 86 des PUT 88 entsprechend, und daher kann die Anodenelektrode 92 des PUT 88 zu einem früheren Zeitpunkt im

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Zyklus positiver als die Steuerelektrode 86 werden, um demgemäß den Leitfähigkeitswinkel des SCR loo zu erhöhen» Wenn die Leitungsspannung sich erhöht, erhöht sich die Steuerelektrodenspannung, um dadurch zu einem späteren Zeitpunkt in dem Zyklus die Anodenelektrode positiver als die Steuerelektrode zu machen und dadurch die Leitfähigkeitszeit des SCR loo zu verringern. Daher erzeugt der Stromkreis eine im we-' sentlichen konstante Spannung parallel zur Lichtquelle 32 für eine sich verändernde Speiseeingangsspannung. Die zweite Hälfte des Leitungssparaiungszyklus zwischen 18o und 36o verhält sich genauso wie die vorangehend beschriebene erste Hälfte_s da der Wechselstrom vollweirengleichgerichtet ist. Der SCR loo geht jedesmal in seinen ursprünglichen Zustand zurück (er erhält einen hohen Impedanzwert) ₉ wenn die Spannung auf Null zugeht und der» SCR ±jo weist einen durch ihn hindurchfließenden Strom auf«, der kleiner als der Haltestrom ist. Der PUT 88 kehrt im wesentlichen zur gleichen Zeit in seinen nichtleitenden Zustand zurück, zu der der Kondensator im wesentlichen vollständig entladen ist und seinen Ladezyklus sobald als möglich beginnt, wenn der Nulldurchgang der Spannung des Zyklus vorüber ist.

Geräuschimpulse (gewisse Absenkungen der Spannungen, die durch das Zünden eines Leistungsgleichrichters „SCR Io4_s verursacht werden, können vorzeitiges Zünden des PUT 88 herbeiführen., was in Spannungsspitzen parallel zur Lichtquelle 32 undin möglichem Durchbrennen der Lichtquelle 32 resultiert. Zusätzlich ist ein Oberspannungsstromkreis vorgesehen, um die parallel zur Lampe erscheinende Spannung zu überwachen bzw. die Lampe 32 zu schützen. Dieser Stromkreis weist einen gesteuerten Halbleitergleichrichter, SCR 91, eine Zehnerdiode 93 und Wider-

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stände 95 und .9 7 auf. Die Anodenelektrode des SCR 91 ist mit der einen Seite der Lichtquelle 32 verbunden und die Kathodenelektrode des SCR 91 ist mit der anderen Seite der Lichtquelle 32 verbunden. Der Widerstand 95 ist zwischen die Anodenelektrode des SCR 91 und die Kathodenelektrode des SCR loo in Reihe geschaltet, wobei die Anodenelektrode des SCR loo mit der Leitung 83 verbunden ist, welches die Leitung für die vorangehend genannte Speisegleichspannung ist. Falls aus irgendeinem Grunde die parallel zur Lampe 32 erscheinende Spannung über das gewünschte Ausmaß !mausgehen würde, würde sich zur gleichen Zeit die an der Kathodenelektrode des SCR loo erscheinende Spannung erhöhen. Die Zahnerdiode 9 3, die von der Kathodenelektrode des SCR loo her mit der Steuerelektrode des SCR 91 verbunden ist, würde einen Leitungsstrom ' durch den Widerstand 97 und die Steuerelektroden-Kathoden verbindung des SCR 81 zur Leitung 85 bewirken, um dadurch den SCR 91 zu zünden Cd. h. um ihm einen kleinen Widerstand zu verleihen). Da der SCR 91 mit der Lampe 32 parallel geschaltet ist, würde er irgendeine erhöhte Spannung durch Erhöhen des Stromfluß durch den Widerstand 95 wirksam absorbieren bzw. aufnehmen. Der SCR 91 würde in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren» wenn die Leitungsspannung durch Null hindurchgeht.

Die gleichgerichtete Vollwellen-Gleichspannung ist außerdem mit einem Gleichspannungsregulatorstromkreis Io8 verbunden. Diese Verbindung ist über eine Diode llo und einen Widerstand 114 hergestellt. Ein Filterkondensator 116 ist zwischen die 'Leitung 118 mit positiver Spannung und eine Leitung 126 mit negativer Spannung bzw. der Bezugsleitung geschaltet. Die Diode llo arbeitet in der V/eise, um den Steuerstromkreis von dem regulierten Lampenstromkreis 7 3 zu isolieren-

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welcher verwendet wird, um die Lichtquelle 32 zu speisen. Der Widerstand 114 ist ein Stromspitzenbegrenzungswiderstand für den Kondensator 116.

Die Gleichspannung in der bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß den? Erfindung wird auf ungefähr 9_sl V Gleichspannung eingeregelt, und zwar durch einen üblichen Energiespeisestromkreis, der einen Transistor 119, einen Widerstand 12o, einen Kondensator 121 und eine Zehnerdiode 122 aufweist« Die zwischen den Leitungen 12?} (positiv) und 126 (negativ) erscheinende regulierte Ausgangsspannung ist mit den Fotozellen 28 (27 und 29) und 3o verbunden, und wei1a?hin mit einem Komparatorstromkreis 134, einem Inhibitorstromkreis 135 und einem Multivibratorstromkreis 136.

Widerstänge 138 und l^o sind hintereinander geschaltet und gemeinsam parallel zu der auf den Leitungen 124 und 126 erscheinenden gefilterten und geregelten Gleichspannung geschaltet und wirken als ein Spannungsteiler, um die Spannung ah der Anodenelektrode eines PUT 142 auf einem vorbestimmten Viert zu halten C 5o % der zwischen den LeitiHigeml2M- und 126 auftretenden Spannung), falls die Fotozellen 2 8 und 3o kleine Lichtunterschiede zufolge von Veränderungen im Umgebungslicht aufnehmen, oder falls die Fotozellen offen sein sollen oder aus irgendeinem Grund entfernt sein sollen. Die an der Anodenelektrode des PUT 142 auftretende Spannung hängt daher von den Widerstandwerten der Fotozellen 27 und 3o ab. Die Fotozelle 29 ist mit einem Widerstand 137 in Reihe geschattet, und beide sind zwischen den Leitungen 12% und 126 angeschlossen. Die Verbindung der Fotozelle 29 und des Widerstandes 137 ist über einen Kondensator 139 mit dem Eingangsanschluß 141 eines Schmitt-Triggers 143 verbunden. In der bevorzugten Ausführunsform der Vorrichtung gemäß

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der Erfindung ist der Schmitt-Trigger 14 3 ein integrierter Stromksisbauteil, der von der Firma Amperex Corp. als Bauteil Nr. TAA 56o verkauft wird. Widerstände 132 und 133 sind hintereinander geschaltet und gemeinsam zwischen die Gleichspannungsleitungen 124 und 126 geschaltet. Die Verbindung der Widerstände 132 und 13 3 ist mit dem Eingangsanschluß 141 des Schmitt-Triggers 14 3 verbunden, um die Gleichspannungs-Arbeitsspannung einzustellen. Die Widerstände 145 und 4 7 sind in Reihe geschaltet und außerdem zwischen die Leitungen 124 und 126 für Gleichspannung parallel geschaltet. Die Verbindung der Widerstände 145 und 147 ist mit dem B+-Anschluß 151 des Schmitt-Triggers 143 verbunden und legt die Arbeitsspannung des Moduls bzw. Bauteils fest. Eine Diode 149 ist zwischen dem Anschluß 141 und dem Anschluß 151 des Schmitt-Triggers 143 angeschlossen, um dadurch irgendein Eingangssignal an der Überschreitung der B+-Spannung zu hindern, welche den Schmitt-Trigger 143 zerstören würde. Der Ausgangsanschluß 157 des Schmitt-Triggers 143 ist mit der Verbindungsstelle der Widerstände 138 und 14o verbunden.

Wenn eine Lichtquelle, beispielsweise die Lichtquelle 32, die Fotozellen 27, 29 und 3o beleuchtet, verändern· sie ihren Widerstandswert auf einen verhältnismäßig niedrigen Wert. Die Spannung an der Anodenelektrode des PUT 142 ist nicht in der Lage, über den Schwellwert hinaus anzusteigen, da der Ausgangsanschluß 157 des Schmitt-Triggers 143 zur Leitung 126 über den Rückkehranschluß 161 des Schmitt-Triggers 143 einen niedrigen Widerstand erzeugt. Wenn der Lichtstrahl die Fotozelle 29 trifft, erhält diese einen niedrigen Widerstand, um dadurch den Wert der Spannung, die an der Verbindungsstelle der Foto-

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zelle 29 mit dem Widerstand 137 auftritt, zu verändern. Diese Spannung ist über den Kondensator 139 mit dem Eingangsanschluß 141 des Schmitt-Triggers 143 verbunden, um dadurch dessen Ausgangszustand zu verändern. Die Veränderung im Ausgangszustand des Schmitt-Triggers 113 bewirkt, daß der Widerstandswert zwischen den Anschlüssen 157 und 161 des Schmitt-Triggers 143 verhältnismäßig groß wird, um dadurch zuzulassen, daß über dem Widerstand 14o eine Spannung aufgebaut wird, die durch das Verhältnis der Widerstände 138 und 14o vorgeschrieben ist.

Das Impedanzverhältnis der Fotozellen 27 und 3o steuert nun die Spannung, die an der Anodenelektrode des PUT 142 auftritt. Ein Kondensator 144 ist zwischen Anodenelektrode des PUT142 und Steuerelektrode des PUT 142 geschaltet, um außergewöhnliche Geräuschimpulse zu verringern, um dadurch das Fehlzünden des PUT 142 zu beseitigen.

Widerstände 146 und 148 sind hintereinandergesehaltet und zusammen zwischen Leitung 124 und Leitung 126 geschaltet und wirken als Spannungsteiler, um eine Bezugsspannung für die Steuerelektrode des PUT 142 zu schaffen. Ein variabler Widerstand 15o ist parallel zum Widerstand 146 geschaltet und dient als Mittel zum Einstellen der Schwellspannung bzw. des Zündzeitpunktes des PUT 142, da die Verbindung der Widerstände 146 und 148 mit der Steuerelektrode des PUT 142 verbunden ist. Zwischen Kathodenelektrode des PUT 142 und Leitung 126 ist ein Widerstand 152 geschaltet, welcher den Anoden-Kaihodenstrom des PUT 142 auf einen Wert begrenzt, der unterhalb des Talstromwertes liegt, wenn der PUT 142 zündet. Der Stromimpuls, der im Widerstand 152 auftritt, erzeugt eine Parallelspannung zum Widerstand 152, welche über einen Kondensator 153 zu einer Umkehr-Transistor-Verstärkerstufe geführt ist,

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die einen Transistor 154, Widerstände 156 und 15 8 und einen Ausgangskoppelkondensator 16o aufweist. Der Kondensator 16o koppelt den Impuls mit einem üblichen monostabilen Multivibratorstromkreis, der Transistoren 162 und 164, Widerstände 166, 168, 17o und 172 und einen Kondensator 174 aufweist. Der Transistor 162 befindet sich normalerweise in seinem ausgeschalteten Zustand, während der Transistor 164 normalerweise leitend ist. Die Kollektorelektrode des Transistors 164 ist über eine Diode 178 mit der Steuerelektrode des SCR Io4 gekoppelt. Da der Transistor 164 normalerweise leitend ist, ist an der Steuerelektrode des SCR Io4 keine Spannung vorhanden, um diesen einzuschalten oder zu zünden, so daß er in seinem nichtleitenden Zustand verbleibt. Der Widerstand 18o ist von der Steuerelektrode zur Kathodenelektrode des SCR Io4 verbunden und erzeugt einen äußeren Gleichstromweg zwischen der Steuer- und der Kathodenelektrode und verhindert die Möglichkeit des Fehlzündens des SCR Io4 zufolge von Geräuschimpulsen. Eine Diode 182, welche mit dem SCR Io4 und der Spule 6o in Reihe geschaltet ist, welche ihrerseits zur VoIlwellengleichrichterbrücke 6 3 parallel geschaltet ist, stellt sicher, daß der SCR loi nach dem Zünden ausschaltet, wenn die Spannung der Gleichrichterbrücke 63 sich auf Null verringert. Eine freilaufende Diode 183 ist zur Spule 6o parallel geschaltet und hält den Stromfluß in der Spule 6o für eine kurze Zeitspanne, nachdem der SCR Io4 abschaltet, aufrecht.

Um die Empfindlichkeit der elektronischen Fühlschaltung zu verringern, die in der fotoelektrlschen Vorrichtung Io eingeschlossen ist, ist es notwendig, transiente Nebenschlußkondensatoren vorzusehen. Diese Kondensatoren sind an verschiedenen

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Stellen in der Schaltung Installiert, um ein fehlerhaftes Austauschen einer Spule auf ein vernachlässigbares Maß zu verringern. Ein Paar von diesen transienten Unterdrückungskondensatoren 184 und 186 sind in Serie geschaltet und parallel zur Spule 6o angeordnet. Die Verbindung dieser Kondensatoren ist mit Erde verbunden. Ein weiteres Paar Kondensatoren 188 und 19o ist parallel zur Lichtquelle 32, in gemeinsamer Hintereinanderschaltung, angeordnet. Die Verbindung dieser Kondensatoren ist ebenfalls mit Erde verbunden. Ein Kondensator 192 ist an dem einen Anschluß der Sicherung 72 angeschlossen, wobei der andere Anschluß des Kondensators 192 an Erde angeschlossen ist. Der Kondensator 19 2 unterdrückt transiente Vorgänge auf der Eingangsleitung.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird nachfolgend erläutert.

Eine ein Schiffchen aufweisende Spule, auf welcher sich Schußfadenmaterial befindet, welches eine reflektierende Charakteristik hat, reflektiert Lichtstrahlen zu den Fotozellen 27, 29 und 3o. Da alle Fotozellen nahezu das gleiche Licht abfühlen, sind ihre Impedanzen nahezu gleich, und die an der Anodeneüäctrode des PUT142 erscheinende Spannung beträgt im wesentlichen die Hälfte der Spannung, die zwischen den Leitungen 124 und 126 vorhanden ist. Es sei bemerkt, daß Veränderungen im Pegel des Umgebungslichtes oder Veränderungen in der Intensität der Lichtquelle bei allen Fotozellen gleiche Veränderungen bewirken, so daß sich dadurch die Spannung an der Anodenelektrode des PUT 142 nicht verändern wird. Wie vorangehend festgestellt, wird die Spannung an der Anode des PUT 142 zusätzlich zu der zwischen den Anschlüssen 157 und 161 des Schmitt-Triggers 14 3 auftretenden Impedanz durch die Widerstände 138

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und 14ο und die Fotozellen 27 und 3o gesteuert. Da die Impedanz zwischen den Anschlüssen 157 und 161 für gewöhnlich niedrig ist, ist der Widerstand IHo effektiv kurz geschlossen, wodurch die Spannung an der Anode des PUT 142 daran gehindert wird, den Zündpegel zu erreichen. Wenn der Schmitt-Trigger 143 seinen Zustand verändert, um die Impedanz zwischen den Anschlüssen 157 und 161 auf einen verhältnismäßig großen Wert im Vergleich zum Wert des Widerstandes 14o zu erhöhen, dann wird die an der Anodenelektrode des PUT 142 auftretende Spannung durch die relativen Inapedanzverhältnisse der Fotozellen 2 7 und 3o gesteuert.

Die Spannung an der Anode des PUT'14 2 ist gegeben durch

^{V = V X} = ^{V x}

R₇₈ + Ro_n DC ^Λ ±

I ti 3 O R

1 +

^R3o

Die Spannung V.^„ ist lediglich eine Funktion des Verhältnisses des Widerstands der Fotozellen 27 und 3o.

Wenn das Schußfadenmaterial verbraucht ist und die spiegelnde reflektierende Fläche der Spule freigegeben ist, können mehr Lichtstrahlen die Fotozellen 27 und 29 erreichen als zur Fotozelle 3o gelangen, Die Fotozellen 27 und 29 fühlen das zusätzliche Licht ab und verändern sich in einen Zustand geringeren Widerstands. Die Größe ihrer Widerstände ist eine Funktion der Lichtmenge, die sie aufnehmen. Das anfänglich durch eine Fotozelle abgefühlte Licht bewirkt, daß ihr Widerstand gleichmäßig und schnell fällt,und dann sich auf einen Widerstandswert erholt,, der leicht größer

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ist als ihr Anfangswiderstand, wenn sie zum ersten Mal Licht abfühlt, der jedoch sehr viel niedriger ist als der Widerstand, wenn sie lediglich von der diffusen reflektierenden Fläche reflektiertes Licht abfühlt. Der niedrige Widerstand der Fotozelle 29 bewirkt, daß der Schmitt-Trigger 143 seinen Zustand verändert. Da das Widerstandsverhältnis der Fotozelle 3o heruntergegangen ist, erhöht sich die Spannung an' der Anodenelektrode des PUT 142. Wenn das Licht ausreichend ist, um zu bewirken, daß die Anodenspannung des PUT 142 den vorangehend eingestellten Wert an der Steuerelektrode des PUT 142 überschreitet, wird der PUT 142 zünden, um dadurch einen positiven Impuls parallel zum Widerstand 152 zu erzeugen, welcher durch den Transistor 154 umgekehrt und verstärkt wird. Der negative Impuls an dem Kollektor des Transistors 154 wird über die Kondensatoren und 174 mit der Basiselektrode des Transistors 164 gekoppelt, welcher in einen ausgeschalteten Zustand gebracht wird. Dadurch kann die Gleichspannung auf der Leitung 124 durch den Widerstand 17o und die Diode 178 zur Steuerelektrode des SCRlo4 geführt werden, welcher dadurch zündet. Unter dieser Bedingung ist der monostabile Multivibrator 136 in seinem instabilen Zustand und verbleibt in diesem für eine Periode, welche durch die Zeitkonstante des Widerstands 16 8 und des Kondensators 174 (R. * C_Anu ) be-

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stimmt ist.

Wenn der SCR Io4 zündet, erscheint fast die gesamte Spannung der Vollwellengleichrichterbrücke 6 parallel zur Spule 6o und erregt diese. Die Spule verbleibt solange in diesem Zustand, wie der SCR Io4 leitend ist..

Eine nicht gezeigte mechanische Verbindung wird durch die Erregung der Spule 6o betätigt,

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weihe ihrerseits den Spulenwechselmechanismus (ebenfalls nicht gezeigt) aus seiner Verriegelung nimmt und diesen in bekannter Art und Weise betätigt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung beträgt die Zeitkonstante des monostabilen Multivibrators 136 ungefähr 75 ms. Nach dem Verstreichen der Zeitkonstante wird der Kondensator 171 fast auf die gesamte Gleichspannung zwischen den Leitungen und 126 aufgeladen. Die positive Spannung an dem Kondensator 174 schaltet den Transistor wiederum ein, welcher seinerseits den Transistor 162 ausschaltet. Demgemäß kehrt der monostabiie Multivibrator 136 in seinen Normalzustand zurück und ist für den nächsten Zyklus bereit. Mit Hilfe der positiven Spannung, welche von der Steuerelektrode des SCRlo4 abgezogen wird, wird er abgeschaltet, sobald der Stromfluß durch ihn hindurch sich unter seinen Haltewert verringert. Der Strom durch den SCRlo4 verringert sich im wesentlichen auf Null, wenn sich die Spannung von der Vollwellengleichrichterbrücke 63 auf Mull verringert, und zwar in jedem Halbzyklus, wodurch die Spule 6o bis zum nächsten Zeitpunkt, wo das Schußfadenmaterial verbraucht ist, entregt wird.

Vorangehend ist eine Vorrichtung zum Feststellen der auf einer Spule vorhandenen Faden- bzw. Garnmenge für einen Webstuhl offenbart worden, welche Einstellung des Abstandes der Fotozellen von der reflektierenden Fläche ermöglicht, um das verfügbare und verwendbare Licht zu optimieren. Die Vorrichtung weist weiterhin einen InhibitorstroroJcreis oder Verriegelungsstromkreis auf, durch .welchen die elek-

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ironische Schaltung lediglich zu der gleichen Zeit erregt wird, zu der das reflektierte Licht die abfühlenden Fotozellen erreicht.

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   Fotoelektrische Fühleinrichtungen verwendende Vorrichtung zum Feststellen des Vorhandenseins oder der Abwesentheit von Material auf einer Spule einer Nähmaschine in einem bestimmten Bereich der Spule mit einer ersten reflektierenden Fläche, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (36) mit einer zweiten reflektierenden Fläche zum Haltern des Materials (5o); eine Einrichtung (32), um Licht auf den bestimmten Bereich fallen zu lassen; eine erste fotoelektrische Einrichtung (27), die so angeordnet ist, um reflektiertes Licht von dem bestimmten Bereich in der Anwesenheit und Abwesenheit des Materials abzufühlen, wobei die erste Einrichtung(27) eine zur Menge des abgefühlten Lichts proportionale Impedanz aufweist und mit einer Einrichtung (37) zum Einstellen des Abstandes zwischen dem bestimmten Bereich und der ersten Einrichtung (27) versehen ist, um seine Empfindlichkeit allein auf reflektiertes Licht zu erhöhen; eine zweite Einrichtung (3o), die so angeordnet ist, um lediglich reflektiertes Licht von dem bestimmten Bereich bei Vorhandensein von Material (5o) abzufühlen, wobei die zweite Einrichtung eine zur Menge des abgefühlten Lichts proportionale Impedanz aufweist und mit einer Einrichtung (39) zum Einstellen des Abstands zwischen dem bestimmten Bereich und der zweiten Einrichtung (3o) versehen ist, um die Empfindlichkeit allein auf von dort reflektiertes Licht zu erhöhen; Anwendungseinrichtungen (6o); eine dritte Einrichtung (134), die mit der ersten (27) und der zweiten Einrichtung (3o) und

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   Anwendungseinrichtungen (60) zu ihrer Betätigung in Übereinstimmung mit einem vorher festgelegten Impedanzverhältnis der ersten (27) und der zweiten

   /ansprechend
   Einrichtung (3o) auf das Vorhandensein bzw. Nicht-

   /ist Vorhandensein von Material gekoppelt _und durch eine vierte Einrichtung (29), die mit der dritten Einrichtung (134) verbunden ist und zur ersten Einrichtung (27) in unmittelbare/·Nähe zur Betätigung der dritten Einrichtung (134) beim Abfühlen eines bestimmten Pegels reflektierten Lichts bei Abwesenheit von Material (5o) auf dem bestimmten Bereich fest angeordnet ist.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material Schußfadenmaterial ist und die Einrichtung zum Halten bzw. Aufbewahren des Materials eine Spule ist, die Einrichtung (32) zum Erzeugen von Licht ofen bestimmten Bereich mit einem auf die Spulenfläche in einem Winkel zur Normalen auffallenden Licht beleuchtet, die Anwendungseinrichtung eine Spule (60) ist, die erste Einrichtung (27) eine Fotozelle ist, die zweite Einrichtung eine zweite Fotozelle (3o) ist, die dritte Einrichtung (134) eine Einrichtung (138, 14o) zum Ableiten einer Gleichspannung aufweist, die zum Widerstandsverhältnis der ersten und der zweiten Fotozelle in Beziehung steht, ferner eine Einrichtung (146, 15o), die eine Schwellenspannung festlegt, welche zwischen den Werten liegt, welche durch dLe Fotozellen beim Vorhandensein und in Abwesenheit von Schußfadenmaterial auf der Oberfläche des beleuchteten Bereichs festgelegt sind, und schließlich eine Einrichtung (142 )-aufweist, die auf die abgeleitete Spannung anspricht, die die Schwellenspannung überschreitet, um die Spule (60) zu betätigen, wenn das Schußfadenmaterial ausgegeben ist, und daß eine vierte Einrichtung (29) eine Foto-

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   zelle ist, die mit der Einrichtung (138, IMo) zum Herleiten einer Gleichspannung gekuppelt ist, um spiegelndes und diffuses Licht von dem Oberflächenbereich zu erhalten, wobei die dritte Fotozelle in der Nähe der ersten Fotozelle angeordnet ist und das Arbeiten der Einrichtung (138, IHo) zum Herleiten einer Gleichspannung verhindert, bis sie spiegelndes Licht abfühlt, welches von dem bestimmten Bereich reflektiert wird.
3. 3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste reflektierende Fläche (36) eine diffuse, reflektierende Fläche und daß die zweite reflektierende Fläche eine spiegelnde, reflektierende Fläche ist.

   H. Vorrichtung nach einem der Ansprühe 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste reflektierende Fläche (36) eine spiegelnde, reflektierende Fläche und daß die zweite reflektierende Fläche eine diffuse reflektierende Fläche ist.

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