DE2450648A1 - Lichtschranke - Google Patents

Lichtschranke

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DE2450648A1
DE2450648A1 DE19742450648 DE2450648A DE2450648A1 DE 2450648 A1 DE2450648 A1 DE 2450648A1 DE 19742450648 DE19742450648 DE 19742450648 DE 2450648 A DE2450648 A DE 2450648A DE 2450648 A1 DE2450648 A1 DE 2450648A1
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Juergen Erdmann
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Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Description

PATENTANWÄLTE £ H b ü O 4 8
MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW
München, den 2 4. Cftt. 197*
S/Co - S 30^1
Erwin Sick
Optik - Elektronik
7808 Waldkirch
Lichtschranke
Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke, bestehend aus einem Lichtsender,einem das vom Lichtsender über eine Meßstrecke geschickte Licht bündel empfangenden Lichtempfänger, einem an den Lichtempfänger angeschlossenen Anzeigeteil, welcher beim Feststellen eines Hindernisses in der Meßstrecke ein Signal abgibt, und einem Lichtsender, Lichtempfänger und Anzeigeteil speisenden Netzteil.
Insbesondere befaßt sich die Erfindung mit nach dem Autokollimationsprinzip arbeitenden Lichtschranken, wie sie z.B. in der DT-PS 952 155 beschrieben sind. Mit besonderem Vorteil läßt sich die Erfindung bei Lichtschranken anwenden, die Lichtsender
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DR. G. MANITZ · DIPL.-ING. M. FINSTERWALD DIP L.-ING. W. GRAMKOW ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I 7 STUTTGART SO (BAD CANNSTATTI MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 72 70 TEL. (089) 2242 II, TELEX 5-29672 PATMF SEELBERGSTR.23/2S. TEL.(07ll)S6 72 61 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77Ο62 - 80S
_ 2 —
(Lampe), Lichtempfänger, alle optischen und elektronischen Teile, sowie Relais, Netzteil, bestehend aus Netztrafo, Gleichrichter und Ladekondensator enthalten.
Der Nachteil bekannter Lichtschranken dieser Art besteht darin, daß sie im allgemeinen Transformatoren für ihren Betrieb benötigen, was auf Grund hoher Lohnkosten für die Herstellung von Transformatoren und steigender Kupferpreise zu erhöhten Herstellungskosten führt. Andererseits werden elektronische Bauteile ständig billiger.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, eine Lichtschranke der eingangs genannten Gattung zu schaffen, bei der durch bevorzugten Gebrauch billiger elektronischer Bauteile und Verzicht auf die Verwendung lohn- und materialaufwendiger Schaltungselemente eine wirtschaftliche Herstellungsweise erzielt wird, ohne daß die einfache und leichte Verwendung und die Betriebssicherheit leiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Netzteil im wesentlichen nur aus einem Gleichrichter besteht. Insbesondere wird auf die Verwendung eines Transformators vollständig verzichtet. In Kombination mit dem Gleichrichter werden allenfalls noch Entstör- und Glättungselemente verwendet.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn im Lichtsender eine Impulslichtquelle, insbesondere eine lichtemittierende Diode verwendet wird, welche vorzugsweise eine GaAs-Diode ist. Dabei wird die Impulslichtquelle vorzugsweise periodisch durch einen sich entladenden Kondensator betrieben, der in den Ausgangskreis des Gleichrichters eingeschaltet ist und in den Leuchtpausen
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der Impulslichtquelle aufgeladen wird. Der Grundgedanke der Erfindung ist also darin zu sehen, daß der Kondensator durch die lediglich gleichgerichtete, nicht jedoch durch Transformation herabgesetzte Netzspannung aufgeladen wird, wobei der Aufladevorgang in dem Augenblick abgebrochen wird, in dem die für den Betrieb der Impulslichtquelle gewünschte Spannung am Kondensator anliegt. Die Verwendung einer Impulslichtquelle in Verbindung mit einem periodisch aufzuladenden Kondensator gibt somit eine Möglichkeit, ohne die Verwendung eines Transf-Θτ-mators die Wetzspannung auf einen so niedrigen Wert, wie das gewünscht ist, herabzusetzen. Die für die Durchführung dieser Maßnahmen erforderlichen elektronischen Schaltelemente sind sehr preisgünstig und auch in einfacher Weise auf engstem Raum anzuordnen, so daß eine wirtschaftliche Herstellungsweise der erfindungsgemäßen Lichtschranke insbesondere dann gewährleistet ist, wenn es sich um eine Autokollimationslichtschranke handelt, bei der Sender und Empfänger in einem einzigen Gehäuse angeordnet sind.
Bei derartigen Autokollimationslichtschranken wird die Rückführung des Lichtes am Ende der Meßstrecke bekanntlich durch einen dort aufgestellten Reflektor bewirkt.
Erfindungsgemäß kommt es also darauf an, daß der Kondensator auf eine wesentlich geringere Spannung als die Netzspannung aufgeladen und dann über die Impulslichtquelle entladen wird. Die maximale Ladespannung des Kondensators beträgt dabei vorzugsweise 25 bis 35 Volt.
Der Kondensator ist zweckmäßig über einen Ladewiderstand an den Gleichrichter angeschlossen, wobei die Zeit, in der der Kondensator auf den gewünschten Spannungswert aufgeladen wird, von der Größe dieses Widerstandes bestimmt ist.
Der Kondensator hat zweckmäßig eine Kapazität von 0,2 tclF bis 0,8 uF und der L;
30 kA bis 80 kil .
bis 0,8 uF und der Ladewiderstand einen Widerstandswert von
Parallel zum Kondensator und einer vorzugsweise damit in Reihe geschalteten Induktivität ist zweckmäßig die mit einem Thyristor in Reihe geschaltete Impulslichtquelle angeordnet. Der Thyristor ist dabei vorzugsweise von der am Kondensator liegenden Spannung gesteuert. Auf Grund dieser Ausbildung ist die Impulslichtquelle während der Aufladung des Kondensators von der Speisespannung abgeschaltet. In dem Augenblick, wo der Thyristor gezündet wird, liegt die Speisespannung an der Impulslichtquelle und bringt diese zum Aufleuchten. Die Impulslichtquelle erlischt dann erst in dem Augenblick, wo der minimale Haltestrom des Thyristors unterschritten wird.
Die mit dem Kondensator zweckmäßigerweise in Reihe geschaltete Induktivität hat den Zweck, den Entladevorgang des Kondensators in die Länge zu ziehen, so daß längere Impulse für den Betrieb der Impulslichtquelle erhalten werden.
Eine besonders zweckmäßige praktische Ausführungsform kennzeichnet sich dadurch, daß in einen Kreis parallel zum Kondensator eine Triggerdiode geschaltet ist, welche mit der Steuerelektrode des Thyristors derart verbunden ist, daß beim Zünden der Triggerdiode der Thyristor durchschaltet. Als Triggerdiode ist zweckmäßig ein Diac zwischen Anode und Steuerelektrode geschaltet. Die Steuerelektrode ist dabei vorzugsweise über einen Widerstand mit der Anode der Impulslichtquelle verbunden. Sobald die für die Zündung des Diac ausreichende Spannung am Kondensator vorliegt, wird der Thyristor durchgeschaltet, und es fließt ein die Impulslichtquelle
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speisender Strom, bis der Haltestrom des Thyristors unterschritten und der Stromfluß durch den Thyristor unterbrochen wird. In diesem Augenblick beginnt erneut die Aufladung des Kondensators,und der gesamte Vorgang wiederholt sich periodisch.
Eine weitere vorteilhafte Ausfuhrungsform sieht vor, daß der aus einem lichtelektrischen Wandler und einem Impulsverstärker bestehende Lichtempfänger mit dem Vorwiderstand und dem die Impulslichtquelle enthaltenden Lichtimpulsgenerator in Reihe an den Gleichrichter angeschlossen sind. Dabei ist zweckmäßig parallel zum Impulsverstärker eine Zenordiode geschaltet. Auf Grund dieser Ausbildung ist auch die Speisung des Lichtempfangers mit einer relativ geringen und zudem noch konstanten Spannung gewährleistet, ohne daß ein Transformator zur Spannungsherabsetzung erforderlich ist. Dieses Problem wird allein durch zweckmäßige Einschaltung des Impulsverstärkers sowie Anordnung einer Zenerdiode, d.h. auf sehr einfache und unkomplizierte Weise gelöst.
Zweckmäßig wird zur Impulsgleichrichtung ein von den Ausgangsimpulsen des Lichtempfängers gesteuerter, an den Anzeigeteil angeschlossener Sägezahngenerator verwendet, dessen Maximalspannung bei normalem Betrieb einen zur Auslösung des Anzeigeteils nicht ausreichenden Wert hat, diesen Wert jedoch überschreitet, sobald die Impulshöhe auf Grund eines Hindernisses in der Meßstrecke einen vorbestimmten Pegel unterschreitet. Der Sägezahngenerator weist dabei vorzugsweise einen mit einem Widerstand in Reihe an den Gleichrichter gelegten Thyristor, dessen Steuerelektrode ggf. über einen Kondensator am Ausgang des ImpulsVerstärkers liegt, und einen parallel zum Thyristor geschalteten Kondensator auf. Auch diese Impulsdetektorschaltung eignet sich besonders für die unmittelbare Speisung mittels der relativ hohen Ausgangsspannung des das Netzteil bildenden Gleichrichters.
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Die Maximalspannung des Sägezahngenerators steuert vorteilhafterweise einen als Spannungsdetektor dienenden Transistor an.
Zwischen dem Sägezahn-Kondensator und dem kathodenseitigen ' Verbindungspunkt mit dem Sägezahn-Thyristor ist nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ein Widerstand geschaltet. Dabei ist der Verbindungspunkt des Kondensators und des Widerstandes bevorzugt über einen weiteren Widerstand mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden. Weiter ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß zwischen die Zenerdiode und den Gleichrichter eine Gleichrichterdiode in direktem Sinne eingeschaltet ist, wobei der Thyristor an dem Verbindungspunkt Zenerdiode-Gleichrichterdiode und der Widerstand unmittelbar an den Gleichrichter geschaltet ist. Die Gleichrichterdiode bewirkt, daß die Steuerelektrode des Thyristors somit negativ vorgespannt ist. Der eingeschaltete Widerstand bewirkt, daß bei Fließen eines Ladestroms über den Kondensator ein Spannungsabfall vorliegt, der diese negative Vorspannung teilweise wieder aufhebt. Auf diese Weise erhält die Schaltung vorteilhafterweise eine Hysterese, die dazu führt, daß ein einwandfreies Schaltverhalten gewährleistet ist.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die Anzeigeelemente des Anzeigeteils über einen von dem Lichtempfänger gesteuerten Transistor an den Gleichrichter gelegt. Somit wird auch der Anzeigeteil direkt von der relativ hohen Gleichspannung am Ausgang des Gleichrichters betätigt.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:
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Fig. 1 eine schematische Blockansicht einer erfindungsgemäßen Autokollimations-Lichtschranke mit einem im Abstand angeordneten Reflektor,
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Licht schranke ,
Fig. 3 ein ins Einzelne gehendes Schaltbild einer erfindungsgemäßen Lichtschranke und
Fig. i+ verschiedene Spannungs-Zeit-Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einzelner Schaltstufen der Lichtschranke nach den Fig. 2 und 3·
Nach Fig. 1 sind in einem Gehäuse 36 mit einer Austrittslinse eine als Lichtsender wirkende GaAs-Diode 26 und ein lichtelektrischer Wandler 28 angeordnet.
Das durch eine im folgenden noch im einzelnen zu beschreibende Elektronik kO an der GaAS-Diode 26 erzeugte Impulslicht wird durch einen Teilerspiegel 39 und die Ausgangslinse auf einen in einem bestimmten Abstand angeordneten Reflektor gelenkt, der vorzugsweise aus reih·oreflektierenden Material besteht und insbesondere als sogenannter Tripelspiegel ausgebildet ist. Der als gestrichelte Linie angedeutete Lichtstrahl wird durch den Reflektor 38 in sich zurückgeworfen und wird über die gleiche Linse 37 und den Teilerspiegel 39 auf den unter einem Winkel von 90° zum Lichtstrahl angeordneten lichtelektrischen Wandler 28 geworfen. Das somit am lichtelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal wird ebenfalls in der Elektronik i+0 in noch zu beschreibender Weise verarbeitet. Zwischen dem Gehäuse 36 und dem Reflektor 38 befindet sich die Meßstrecke 52. Zweck der Lichtschranke ist es, beim Eintreten eines Hindernisses in die Meßstrecke 52 ein elektrisches Signal zu erzeugen.
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Durch die Buchsen 53 wird die erfindungsgemäße Lichtschranke mit einer Netzspannung von beispielsweise 220 oder auch 110 V gespeist.
Im Falle des Eintretens eines Hindernisses in die Meßstrecke gibt die Elektronik h.0 an ein Anzeigeteil 51 ein Signal ab, welches auch durch eine Buchse 3h von außen abgenommen werden kann.
In dem Blockschaltbild der Fig. 2 sind weitere Einzelheiten insbesondere der Elektronik IfO der Lichtschranke der Fig. 1 dargestellt.
An die mit Wechselstrom beaufschlagten Buchsen ^ ist zunächst ein Netzteil hß angeschlossen, welches erfindungsgemäß lediglich aus einem Gleichrichter und ggf. Entstör- und Glättungsgliedern besteht, so daß am Ausgang eine Gleichspannung etwa gleicher Größe ansteht. Diese wird über einen Ladewiderstand und einen noch zu beschreibenden Licht-Impulsgenerator 30 an den Impulsverstärker 29 angelegt, der das Eingangssignal von dem lichtelektrischen Wandler 28 empfängt. Schematisch ist in Fig. 2 auch der Lichtstrahl 35 angedeutet, welcher zwischen der Impulslichtquelle 26 und dem Wandler 28 verläuft.
Parallel zu dem Impulsverstärker 29 ist eine Zenerdiode 2.1+ geschaltet, so daß an dem Verstärker 29 eine von der Art der Zenerdiode Zh, abhängige konstante Spannung vorliegt.
Der Lichtimpulsgenerator 30 enthält die als GaAs-Diode ausgebildete Impulslichtquelle j während an den Impulsverstärker 29 ein vorzugsweise als Sägezahngenerator ausgebildeter Impulspegel-Detektor und der Anzeigeteil angeschlossen sind.
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Nach Fig. 3 weist das Netzteil Zf9 als wesentlichen Bestandteil einen Gleichrichter 45 auf, wobei in die Eingangsleitungen zwei Längswiderstände 46 bzw. 48 eingeschaltet sind. Die beiden Eingangsklemmen des Gleichrichters 45 sind durch einen Entstörkondensator 47 miteinander verbunden. Zwischen den Ausgangsklemmen des Gleichrichters 45 befindet sich ein Glättungskondensator 44.
Der Licht-Impulsgenerator 30 besteht nach Fig. 1 aus einem mit einer Induktivität 23 in Reihe an den Ladewiderstand 21 geschalteten Kondensator 22 und einer parallel zu den Elementen 22., 23 geschalteten Reihenschaltung aus einem Thyristor und der GaAs-Diode 26. Zwischen die Anode 32 und die Steuerelektrode 33 des Thyristors 25 ist eine Triggerdiode (Diac) geschaltet, wobei außerdem die Kathode des Thyristors 2^> über einen Widerstand 31 mit der Steuerelektrode 33 verbunden ist.
Die Reihenschaltung aus dem Widerstand 21 und dem Licht-Impulsgenerator 30 bildet den Strombegrenzungswiderstand für die Zenerdiode Zf, an der eine konstante Gleichspannung liegt, die die Betriebsspannung für den zum Lichtempfänger gehörenden Impulsverstärker 29 liefert. Ein besonderes Merkmal des Impulsverstärkers 29 ist seine sehr geringe Stromaufnahme. Er verstärkt die vom lichtelektrischen Wandler 28 gelieferten Impulse, welche auf Grund der von der Impulslichtquelle 26 ausgesandten Lichtimpulse erzeugt werden.
Auf Grund der Verbindung des Kondensators 22 mit dem Gleichrichter 45 über die dargestellten Schaltelemente erfolgt eine Aufladung des Kondensators 22 mit einem insbesondere durch den Widerstand 21 begrenzten Strom, und zwar solange, bis die Durchbruchsspannung des Diacs 27 erreicht wird. In diesem Augenblick wird der Thyristor 25 gezündet, so daß sich
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der Kondensator ZZ über die GaAS-Diode 26 und die Induktivität 23 entladen kann. Die Einschaltung der Induktivität 23 hat dabei den Zweck, den Entladestrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen und den Stromfluß für eine gewünschte Zeit aufrecht zu erhalten. Auf Grund des Entladevorganges wird die in dem Kondensator 22 vorübergehend gespeicherte Energie frei, und die Impuls-Lichtquelle 26 leuchtet für eine vorbestimmte Zeit auf.
Die Induktivität 23 bewirkt also, daß eine ausreichende Impulsdauer zum Betreiben der GaAS-Diode 26 schon mit einem kleineren Kondensator 22 bzw. mit einer kleineren in dem Kondensator 22 gespeicherten Ladung möglich ist.
Nach weitgehender Entladung des Kondensators 22 wird der Haltestrom des Thyristors 25 unterschritten, und der Kondensator 22 lädt sich erneut über den Widerstand 21 auf. Das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich nun periodisch.
Me Impulsfrequenz wird von der Größe des Widerstandes 21 und der Kapazität des Kondensators 22 bestimmt. Eine Änderung der Betriebsspannung bewirkt eine nahezu lineare Änderung der Sendeimpulsfrequenz. Die Impulslichtleistung der GaAS-Diode 26 bleibt hierbei jedoch konstant, da der Kondensator 22 sich unabhängig von der Betriebsspannung immer bis zur Durchbruchsspannung des Diacs 27 auflädt.
Es ist wesentlich, daß die Betriebsspannung der gesamten Baugruppen sehr viel höher ist als die über die Zenerdiode 24 und der Generatorbaugruppe 30 abfallende Spannung, damit beim Aufladen und Entladen des Kondensators 22 sich der Strom über den Widerstand 21 nur unwesentlich ändert.
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- ii -
Auf Grund der erfindungsgemäßen Ausbildung des Licht-Impulsgenerators gelingt es, mit einer relativ hohen Gleichspannung von beispielsweise 220 V ohne die Verwendung eines Transformators die für den Betrieb der GaAS-Diode erforderliche geringe Spannung zu erhalten.
Die über den Lichtweg 35 zum lichtelektrischen Wandler 28 gelangenden Lichtimpulse erzeugen am Ausgang des Impulsverstärkers 29 Lichtimpulse 50, die über einen Kappelkondensator 10 einen Thyristor 12 ansteuern, der zu dem Sägezahngenerator 34 gehört. Der Kondensator 10 ist mit der Steuerelektrode ^ des Thyristors 12 verbunden.
Die Kathode des Thyristors 12 ist mit dem gleichrichterseitigen Pol der Zenerdiode 24 verbunden und liegt über eine in direktem Sinne gepolte weitere Gleichrichterdiode 13 am negativen Pol des Gleichrichters 45 an. Die Anode des Thyristors 12 ist über einen Widerstand 11 mit dem positiven Pol des Gleichrichters 45 und direkt mit einem Kondensator 15 verbunden, dessen anderer Pol über einen Widerstand 14 mit der Steuerelektrode ^ des Thyristors 12 und über einen Widerstand 16 mit dem negativen Pol des Gleichrichters 45 verbunden ist. Des weiteren ist die Anode des Thyristors 12 mit dem imj/ter eines Transistors verbunden, dessen Basis an dem Verbindungspunkt zwischen dem Licht-Impulsgenerator 30 und der Zenerdiode 24 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 20 an den negativen Pol des Gleichrichters Zf5 angeschlossen ist. Der Transistor 19 bildet bereits eine Komponente des Anzeigeteils 51.
Der Kollektor des Transistors 19 ist mit der Basis eines Relais-Treibertransistors 43 verbunden, dessen Emüter an den negativen Pol des Gleichrichters 45 angeschlossen ist und dessen Kollektor über ein Relais 42 bzw. eine Glimmlampe 17
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mit Vorschaltwiderstand 18 am positiven Pol des Gleichrichters 45 liegt. Parallel zu der Glimmlampe 17 mit dem Vor- !.viderstand 18 liegt eine Freilaufdiode 41·
Die Arbeits- und Wirkungsweise der Schaltung und insbesondere des Sägezahngenerator 34 ergibt sich besonders anschaulich aus den Diagrammen der Fig. if.
In dem obersten Diagramm ist zunächst die Spannung Upp am Kondensator 22 veranschaulicht, welche zwischen einem durch den Haltestrom des Thyristors 25 bedingten minimalen Wert und dem durch den Diac 27 bestimmten maximalen Wert Up7 schwankt.
Während der Entladephasen des Kondensators 22 werden somit Lichtimpulse von der GaAS-Diode 26 erzeugt, welche vom lichtelektrischen Wandler 28 empfangen werden, so daß am Ausgang des ImpulsVerstärkers 29 Impulse 50 erhalten werden, die im mittleren Diagramm der Fig. 4 veranschaulicht sind. Sobald ein Hindernis in die Meßstrecke ^2. gelangt und hierdurch die Impulse 50 einen kritischen Wert U, . ■ unterschreiten (in dem mittleren Diagramm der Fig. 4 sind rechts zwei derart niedrige Impulse schematisch dargestellt), soll der Anzeigeteil 51 ein Ausgangssignal abgeben.
Dies wird bei der besonders bevorzugten Schaltung nach Fig. 3 durch den Sägezahngenerator 34 gewährleistet, dessen Arbeitsv;eise in dem untersten Diagramm der Fig. 4 veranschaulicht ist. Die einzelnen Impulse 50 bewirken jeweils ein Durchschalten des Thyristors 12, so daß der Kondensator 15 sich über den Thyristor 12, den Gleichrichter 13 und den Widerstand 16 entlädt, und zwar solange, bis der Haltestrom des Thyristor unterschritten ist. Sobald der Stromfluß durch den Thyristor unterbrochen ist, kann sich der Kondensator 15 über die Widerstände 11 und 16 wieder aufladen. Dieses Spiel .setzt sich
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ständig fort, so daß an der Anode des Thyristors 12, bzw. an dem Kondensator 15 eine Sägezahnspannung ansteht.
Auf Grund geeigneter Bemessung der verschiedenen Schaltelemente ist diese Sägezahnspannung in ihrem Maximalwert jedoch so begrenzt, daß die zur Öffnung des Transistors 19 erforderliche Basisspannung (welche gleich der Betriebsspannung des Verstärkers 29 ist) normalerweise nicht erreicht wird. Der in Basis-Grundschaltung arbeitende Transistor 19 wird somit normalerweise nicht angesteuert.
Sobald der Lichtstrahl 35 von der GaAS-Diode 26 zum lichtelektrischen Wandler 28 unterbrochen wird, unterbleibt die rhytmische Ansteuerung des Thyristors 12, weil die Impulse 50 den kritischen Wert unterschritten haben. Der Kondensator 15 kann sich nunmqhr auf eine höhere Spannung aufladen, was im unteren Diagramm der Fig. 4 rechts wiedergegeben ist. Die Spannung überschreitet nunmehr den für die Öffnung des Transistors kritischen "Wert U-jnj so daß der Transistor 19 leitend wird. Dem Transistor 19 ist der Relais-Treibertransistor 23 nachgeschaltet, der nunmehr ebenfalls öffnet und somit das Relais oder die Glimmlampe 17 ansteuert. Die Freilaufdiode 21 bewirkt dabei, daß die beim Abschalten des Relais auftretende Induktionsspannung kurzgeschlossen wird.
Die in Reihe mit der Zenerdiode Zl\ liegende Gleichrichterdiode 13 bewirkt, daß die Steuerelektrode 55 des Thyristors negativ vorgespannt ist. Fließt jedoch ein Ladestrom über den Kondensator 15, so wird dieser an dem Widerstand 16 einen Spannungsabfall bewirken, der die negative Vorspannung des Thyristors 12 teilweise aufhebt. Auf diese Weise erhält die Schaltung eine Hysterese, die für einen einwandfreien Schaltvorgang verantwortlich ist.
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Die durch eine Betriebsspannungsänderung hervorgerufene Änderung der Impulsfrequenz des Sendegenerators ist unkritisch, da sich gleichzeitig und auch in etwa linear mit der Netzspannung die Ladezeit bei gleichbleibender Zeitkonstante des RC-Gliedes (Widerstand 11 und Kondensator 15) ändert. Somit bleibt beim rhytmischen Entladen des Kondensators 15 der maximale Pegel der Sägezahnspannung konstant« Insgesamt handelt es sich also um eine Impuls-Gleichrichtung.
Die änderung der Sende-Generatorfrequenz ist ebenfalls unkritisch, da diese Frequenz wesentlich höher liegt als die durch das Relais 22 bestimmte Schaltfrequenz der Lichtschranke.
Ersichtlich wird also mit äußerst geringem Aufwand eine Schaltung für eine sehr leistungsfähige Lichtschranke verwirklicht, wobei besonders zu beachten ist, daß auch ein großer Betriebsspannungsvariationsbereich ohne Leistungseinbuße überbrückt wird.
Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßeη Lichtschranke ist jedoch der, daß eine lediglich durch Gleichrichtung gewonnene relativ hohe Gleichspannung als Betriebsspannung für die Lichtschranke verwendet werden kann.
- Patentansprüche -
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Claims (1)

  1. - 15 Patentansprüche
    ΐ.) Lichtschranke bestehend aus einem Lichtsender, einem das vom Lichtsender über eine Meßstrecke geschickte Lichtbündel empfangenden Lichtempfänger, einem an den Lichtempfänger angeschlossenen Anzeigeteil, welcher beim Feststellen eines Hindernisses in der Meßstrecke ein Signal abgibt, und einem Lichtsender, Lichtempfänger und Anzeigeteil speisenden Netzteil, dadurch gekennzeichnet, daß das Netzteil (1+9) im wesentlichen nur aus einem Gleichrichter (^5) besteht.
    2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impulslichtquelle (26), insbesondere eine lichtemittierende Diode (26) verwendet wird.
    3. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine GaAs-Diode (26) ist.
    Zf. Lichtschranke nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulslichtquelle (26) periodisch durch einen sich entladenden Kondensator (22) betrieben wird, der in den Ausgangskreis des Gleichrichters (45) eingeschaltet ist und in den Leuchtpausen der Impulslichtquelle aufgeladen wird.
    5· Lichtschranke nach Anspruch l\., dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (ZZ) auf eine wesentlich geringere Spannung alsdie Netzspannung aufgeladen und dann über die Impulslichtquelle (26) entladen wird.
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    β. Lichtschranke nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Ladespannung des Kondensators (22) 25 bis 35 Volt beträgt.
    ο Lichtschranke nach einem der Ansprüche if bis 6, dadurch
    gekennzeichnet, daß der Kondensator (22) über
    einen Ladewiderstand (21) an den Gleichrihter (^5) angeschlossen ist.
    8. Lichtschranke nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (22.) eine Kapazität von 0,2 yiF bis 0,8 ^F und der Ladewiderstand einen Widerstandswert von 30 kil. bis 80 k-flhat.
    9. Lichtschranke nach einem der Ansprüche if bis 8, dadurch gekennzeichne t, daß parallel zum Kondensator (22) und einer vorzugsweise damit in Reihe geschalteten Induktivität (23) die mit einem Thyristor (25) in Reihe geschaltete Impulslichtquelle (26) angeordnet ist.
    10. Lichtschranke nach Anspruch 9? dadurch g e k e η η zeichne t, daß der Thyristor (2^>) von der am Kondensator (22) liegenden Spannung gesteuert ist.
    11. Lichtschranke nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kreis parallel zum Kondensator (22) eine Triggerdiode (27) geschaltet ist, welche mit der Steuerelektrode (33) des Thyristors (23) derart verbunden ist, daß beim Zünden der Triggerdiode der Thyristor (25) durchschaltet„
    12. Lichtschranke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Triggerdiode ein Diac (27) zwischen Anode (32) und Steuerelektrode (33)■geschaltet ist.
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    13. Lichtschranke nach Anspruch 12, dadurch g e k e η η zeichne t, daß die Steuerelektrode (33) über einen Widerstand (31) lait der Anode der Impulslichtquelle (26) verbunden ist.
    1^.. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichne t, daß der aus einem lichtelek trischen Wandler (28) und einem Impulsverstärker (29) be stehende Lichtempfänger mit dem Vorwiderstand (21) und dem die Impulslichtquelle (26) enthaltenden Lichtimpulsgenerator (30) in Reihe an den Gleichrichter (4-5) angeschlossen sind.
    15· Lichtschranke nach Anspruch IZf, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Impulsverstärker (29) eine Zenerdiode (2^-) geschaltet ist.
    16. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 2 bis 15, dadurch gekennzeichne t, daß zur Impulsgleichrichtung ein von den Ausgangsimpulsen des Lichtempfangers (28, 29) gesteuerter, an den Anzeigeteil (51) angeschlos sener Sägezahngenerator (2^·) verwendet wird, dessen Maxi malspannung bei normalem Betrieb einen zur Auslösung des Anzeigeteils (51) nicht ausreichenden Wert hat, diesen Wert Jedoch überschreitet, sobal die Impulshöhe aufgrund eines Hindernisses in der Meßstrecke einen vorbestimmten Pegel unterschreitet.
    17. Lichtschranke nach Anspruch 16, dadurch g e k e η η zeichne t, daß der Sägezahngenerator (34·) einen mit einem 7/iderstand (11) in Seihe an den Gleichrichter gelegten Thyristor (12), dessen Steuerelektrode gegebenenfalls über einen Kondensator (10) am Ausgang des Impulsverstärkers (29 liegt, und einen parallel zum Thyristor (12) geschalteten Kondensator (15) aufweist.
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    18. Lichtschranke nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e kennzeichnet, daß die Maximalspannung des Sägezahngenerators (34) einen als Spannungsdetektor dienenden Transistor (19) ansteuert.
    19· lichtschranke nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Sägezahnkondensator (15) und den kathodenseitigen Verbindungspunkt mit dem Sägezahn-Thyristor (12) ein Widerstand (16) geschaltet ist«
    20. Lichtschranke nach Anspruch I9, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt des Kondensators (15) und des Widerstandes (16) über einen weiteren Widerstand (IZf) mit der Steuerelektrode des Thyristors (12) verbunden ist.
    2I0 Lichtschranke nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Zenerdiode (24) und den Gleichrichter (1+5) eine Gleichrichterdiode (13) in direktem Sinne eingeschaltet ist, wobei der Thyristor (12) an den Verbindungspunkt Zenerdiode (24) - Gleichrichterdiode (13) und der Widerstand (16) unmittelbar an den Gleichrichter (45) geschaltet ist.
    22. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeelemente (17, 42) des Anzeigeteils (5I) über einen von dem Lichtempfänger gesteuerten Transistor (43) an den Gleichrichter (45) gelegt sind.
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