DE2410314A1

DE2410314A1 - Lichtelektrische anlage zur steuerung von vorgaengen

Info

Publication number: DE2410314A1
Application number: DE2410314A
Authority: DE
Inventors: Guenther Stiefelmeyer
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1974-03-05
Filing date: 1974-03-05
Publication date: 1975-09-11
Also published as: DE2410314C2

Description

Lichtelektrische -Anlage zur Steuerung von Vorgängen Die Erfindung betrifft eine lichtelektricche Anlage zur Steuerung von Vorgängen oder zum Untersuchen von Objekten, die jeweils wenigstens einen Lichtsender, einen Lichtempfänger, einen Reflektor und ein Schaltglied enthält und bei welcher der Lichtstrahl vom Objekt beeinflußt wird. Bei derartigen Anlagen sind Zuverlässigkeit und damit Betriebssicherheit in weitem Maße abhängig von der Exaktheit des Schaltverhaltens, das heißt, der zeitliche Verlauf der Spannung am Schaltglied je Schaltspiel sollte möglichst weitgehend Rechteckform aufweisen.
Kippschaltungen, die bei einem bestimmten ert der Eingangsspannung von einem in den anderen Zustand kippen, sind als sogenannte Triggerscnaltungen bekannt. Das Charakteristische einer Triggerschaltung ist also das Auslösen eines Kippvorgangs durch einen bestimmten Wert einer sich ändernden Eingangsspannung. Dabei erfolgt der uebergang vom Zustand a=O in den Zustand a=L bei einer Spannungserhöhung, der uebergang vom Zustand a=L in den Zustand a=O bei einer Spannungsabsenkung (Schmitt-Trigger).
Es wäre denkbar, Triggerschaltungen der im vorstehenden beschriebenen Art bei lichtelektrischen Anlagen, das heißt, bei Lichtschranken-und Reflexionssystemen anzuwenden, um ein mehr oder weniger exaktes Schaltverhalten des oder der Schaltglieder zu erzielen. Der durch die hierbei erforderlichen Schaltelemente verursachte kostenmäßige und räumliche Aufwand grenzt den Einsatz-und Anwendungsbereich solcher Triggerschaltungen jedoch eindeutig ab. Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, lichtelektrische Anlagen zur Steuerung von Vorgängen und/oder zum Untersuchen von Objekten ökonomischer auszugestalten sowie das Schaltverhalten des oder der zugehörigen Schaltglieder zu optimieren.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß der Lichtsender in den emitterseitigen Teilkreis des das Schaltglisd bzw. die Last enthaltenden Kollektorstromkreises eines Transistors eingeschaltet ist. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, als Transistor einen Phototransistor zu verwenden und den Lichtsender bzw. die Lichtquelle durch eine Gallium-Arsenid-Diode zu realisieren. Anstelle einer Gallium Arsenid-Diode kann selbstverständlich jeder andere für diesen Zweck geeignete Haibleiter-Lichtemitter verwendet werden. wird' die Erfindung bei einer sogenannten Reflexlichtschranke verwirklicht, so ist dem Lichtsender ein mit dem Lichtempfänger korrespondierender Reflektor zuzuordnen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, die Anordnung so zu variieren, daß anstelle eines Phototransistors ein Photowiderstand als lichtempfinaliches Element eingesetzt wird, das elektrisch leitend an die Basis des Transistors angeschlossen ist.
Unabhängig davon, ob der Lichtempfänger als Photowiderstand oder dgl. oder als Phototransistor ausgebidet ist, liegt- zwischen der Basis des Transistors und dem einen Pol des an die Speisespannung angeschlossenen Licht senders mindestens ein Widerstand. Der oder die Basiswiderstände können dabei als Einstellwiderstände ausgebildet sein. Des weiteren ist der Ausgang des Schaltgliedes oder allgemein der Last über einen oder mehrere Widerstände an den Emitteranschluß des Transistors angekoppelt.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand zweier prinzipieller Schaltungsbeispiele noch näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltanordnung mit einem Phototransistor als Signalgeber, Fig. 2 eine Schaltanordnung mit einem Photowiderstand als Signalgeber, Fig. 3 den zeitlichen Verlauf der Spannung am Schaltglied bei einem Schaltvorgang.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird der Kollektorstromkreis gebildet aus dem Sol 1 der Spannungsquelle U1, dem Schaltglied in Form eines Relais 2, dem Kollektoranschluß 3 des Phototransistors 4, der Kollektor-Emitter-Strecke 5, dem Emitteranschluß 6, der Gallium-Arsenid Diode 7 und dem Pol 8 der Spannungsquelle. Der Emitteranschluß b und damit die Gallium-Arsenid Diode 7 sind über einen Widerstand 9 an den Pol 1 der Spannungsquelle angeschlossen, desgleichen ist der Pol 8 der Spannungsquelle und damit der polseitige Diodenanschluß 10 der Gallium-Arsenid Diode beispielsweise über einen Einstellwiderstand 11 leitend mit der Basis des Phototransistors verbunden. Mit 12 ist ein Reflektor bezeichnet, der vom von der Gallium-Arsenid Diode ausgesandten Licht (Strahlen 13) beaufschlagt wird und reflektiertes Licht (Strahlen 14) auf den Phototransistor 4 wirft.
Die Wirkungsweise dieser Schaltung ist wie folgt: Infolge des die aus dem Widerstand 9 und der Gallium-Arsenid Diode 7 gebildete Reichenschaltung durchfließenden Stromes 1D tritt an der Gallium-Arsenid Diode 7 ein entsprechender Spannungsabfall auf, wodurch die Gallium-Arsenid Diode in einem entsprechenden Ausmaß Licht emittert. Dieses Licht fällt im Falle einer Reflexlichtschranke auf den Reflektor 12 und wird von diesem auf den Phototransistor 4 zurückgeworfen, und zwar vorzugsweise nach dem Autokollimationsprinzip. Abhängig von der Beleuchtungsstärke wird im Basiskreis ein Strom 1B ausgelöst, der seinerseits im Kollektorkreis einen entsprechend verstärkten Strom IG hervorruft. Dieser Strom durchfließt die Wicklung des Relais 2, wodurch sich dem Strom ID ein zusätzlicher Strom IR (gestrichelt angedeutet) überlagert. Damit wird die Beleuchtungsstärke gesteigert und der dadurch verursachte Strom dann so groß, daß das Relais 2 anspricht. Gelangt nun ein Gegenstand 15 in den Strahlengang 13 und/oder 14, so fällt weniger oder kein Licht mehr auf den Phototransistor 4 und es fließt daher nur noch ein sehr geringer oder gar kein Strom mehr im Basiskreis; demzufolge geht auch der Strom im Kollektorkreis entsprechend zurück, was zur Folge hat, daß sich der Strom in der Gallium-Arsenid Diode und somit die Beleuchtungsstärke vermindern, so daß das Relais abfällt und eine Schaltfunktion veranlaßt, beispielsweise ein Signal auslöst und/oder das Abschalten eines Antriebs bewirkt.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird insbesondere ein schleichender Stromanstieg in der Relaiswicklung vermieden und ein Spannungsverlauf über der Zeit erreicht, wie er in Fig. 3 gezeigt ist.
Bei der Schaltanordnung gemäß Fig. 2 ist der Lichtempfänger als Photodiode 16 ausgebildet, deren einer Anschluß 17 an die Basis eines Transistors 18 geführt und deren anderer Anschluß bei 19 mit dem Fol 1 der Spannungsquelle elektrisch leitend verbunden ist. Ansonsten ist die Schaltung identisch mit derjenigen nach Fig. 1.
Die spezielle Wirkungsweise dieser Schaltung ist so, daß bei Beleuchtung des Photowiderstandes 16 durch das von der Gallium-Arsenid Diode ausgesandte und vom Reflektor 12 auf den Photowiderstand zurückgeworfene Licht dieser einen geringen Widerstandswert aufweist, so daß ein entsprechend großer Basisstrom fließt. Demzufolge leitet der Transistor 18 und das Relais 2 spricht an. Wird der Lichtstrahl 13 oder 14 unterbrochen oder so stark in seiner Beleuchtungsstärke beeinträchtigt, daß der Widerstand des Photowiderstandes 16 einen ninreichenden Strom im Basiskreis vernindert, dann sperrt der Transistor 18 und das Relais fällt ab. Die Xechselwirkung zunehmender Strom in der ßelaiswicklung - steigende Lichtintensität der Gallium-Arsenid Diode und umgekehrt bis jeweils zu einem Grenzwert entspricht im Falle der Fig. 2 derjenigen bei der Schaltung gemäß Fig. 1, desgleichen wird derselbe zeitliche Verlauf der Spannung am Transistor erreicht.
Mit der Schaltung nach der Erfindung wird es möglich, lichtelektrische Schaltanlagen in kleinste Baueinheiten zusammenzufassen und eine überdurchschnittliche Schalt exaktheit zu erzielen.
Ansprüche:

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Lichtelektriche Anlage zur Steuerung von Vorgängen und/ oder zur Untersuchung von Objekten, die jeweils mindestens einen Licht sender, einen Lichtempfänger und ein Schaltglied oder dgl. enthält und bei welcher der Licntstrafll vom Objekt beeinflußt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (7) in den emitterseitigen Teilkreis des das Schaltglied (2) bzw. die Last enthaltenden Kollektorstromkreises eines Transistors eingeschaltet ist.
2. Lichtelektrische Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Lichtsender ein mit einem Lichtempfänger korrespondierender Reflektor (12) zugeordnet ist.
3. Lichtelektrische Anlage nach den Ansprüchen 1 - 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender durch eine Gallium-Arsenid Diode oder durch einen sonstigen Halbleiter-Lichtemitter verkörpert ist.
4. Lichtelektrische Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger als Phototransistor (4) ausgebildet ist.
5. Lichtelektrische Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger als Photowiderstand (16) ausgebildet ist.
e ichtelektrische Anlage nach en Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der emitterseitige Anschluß der Gallium-Arsenid Diode über einen Niderstand (9) an den kollektorseitigen Pol der Spannungsquelle angeschlossen ist.
7. Lichtelektrische Anlage nach den Ansprüchen 1 bis b, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Pol der an Spannung liegenden Gallium-Arsenid Diode unmittelbar oder mittelbar über einen Niderstand (11) an die basis des Transistors (4, 18) angeschlossen ist
8. Lientelektrische Schranke nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aer Photowiderstand (16) an die Basis des Transistors (18) angeschlossen ist und der andere Anschluß des Photowiderstandes an einem Pol der Speisespannung liegt.