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Lichtschranke Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einem
von einem Taktgenerator gespeisten optischen Senker, einem vom optischen Sender
durch eine Sicherungsstrecke getrennten optischen Empfänger, einer die Sicherungsstrecke
überbrückenden Leitung und einer dem Empfänger nachgeschalteten Eoinzidenzstufe,
der das vom Empfänger erfaßte Überwachungssignal und ein Kontrolisignal zugeführt
ist und die mit einer Alarm vorrichtung verbunden ist, wobei eine Einrichtung zum
Laufzeitausgleich des Laufzeitunterschieds zwischen uberwachungs-und des Kontrolisignals
vorgesehen ist.
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Eine solche Lichtschranke ist aus der DT-OS 2 044 456 bekannt.
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Bei dieser Lichtschranke wird das vom Taktgeber erzeugte Modulationssignal
über die Leitung als Kontrolisignal der Koinzidenzstufe zugeführt. Bei dieser Lichtschranke
kann der Empfänger mit einem zweiten Sender überlistet werden der an den Taktgenerator
angeschlossen wird. Die bekannte Licht schranke ist daher für Raumschutzanlagen
mit hoher Sicherheit nicht geeignet.
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Es besteht die Aufgabe, eine Lichtschranke der eingang- genannten
Art so auszugestalten, daß der Empfänger nicht inehr zu überlisten ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch geldstS daß der Taktgenerator
durch die Sicherungsstrecke getrennt vom Sender angeordnet und mit der Koinzidenzstufe
und über eine Strombegrenzerstufe und die Leitung mit dem Sender verbunden ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke läßt sich die Belastbarkeit
der Leitung, über die das vom Taktgenerator erzeugte
Modulationssignal
dem Sender zugeführt und der Sender getaktet und mit Strom versorgt wird, so mit
der Strombegrenzungsstufe einstellen, daß nur die Versorgung des angeschlossenen
Senders gewährleistet ist. Wird ein zweiter Sender an die die Sicherungsstrecke
überbrückende Leitung angeschlossen, um den Empfänger zu überlisten, so bricht die
Stromversorgung für beide Sender zusammen und das ausgesandte Lichtsignal und damit
das Überwachungssignal entfällt, wodurch Alarm ausgelöst wird. Die erfindungsgemäße
Lichtschranke entspricht daher hochsten Sicherheitsansprüchen.
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Vorzugsweise ist die Koinzidenzstufe ein ExkLusiv-ODER-GLied, und
als Einrichtung zum Laufzeitausgleich ist ein GLättungsglied vorgesehen, über das
das Exklusiv-ODER-Glied mit einem Grenzwertmelder verbunden ist, dem die Alarmstufe
nachgeschaltet ist.
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Im folgenden wird die erfindungsgemäße Lichtschranke beispielhaft
anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.
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Figur 1 zeigt das BLockschaLtbiLd einer erfindungsgemäßen Lichtschranke.
Ein Sender 1 wird von einem Taktgenerator 2 über eine Strombegrenzerstufe 3 und
eine zweiadrige Leitung 4 gespeist und getaktet. Es kann ein Sender 1 und ein Taktgenerator
2 benützt werden, wie sie beispielsweise in der DT-PS 1 566 734 beschrieben sind.
Von der Lichtquelle des Senders 1, die beispielsweise eine GaAs-Diode sein kam wird
ein getakteter Lichtstrahl 5 über eine zu überwachende Sicherheitsstrecke 6 auf
den fotoelektrischen Wandler, der beispielsweise eine Silizium-Potodiode sein kann,
eines Empfangers 7 fokussiert. Als Empfänger 7 kann ein Empfänger mit einem Selektivverstärker
eingesetzt werden, wie er beispielsweise in der DT-AS 1 564 681 beschrieben ist.
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Der Ausgang des Taktgenerators 2 ist über eine Leitung 8 und der Ausgang
des Empfängers 7 über eine Leitung 9 mit einem logischen Verknüpfungsglied 10 verbunden,
das im Ausführungsbeispiel ein Exklusiv-ODER-Glied ist. Der Ausgang des logischen
Verknüpfungsgliedes
10 ist über eine Leitung 11, ein Glättungsglied 12, das im Ausführungsbeispiel ein
T-Filter ist, eine Leitung 13 und einen Grenzwertmelder 14 mit einer Alarmvorrichtung
13 verbunden, die beispielsweise ein Relais sein kann, mit dessen Ruhekontakt der
Stromkreis für eine optische oder akkustische Warneinrichtung geschlossen wird.
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Dem Ausführungsbeispiel ist zu entnehmen, daß der Taktgenerator 2
und die Strombegrenzerstufe 3 durch die Sicherungsstrecke 6 vom Sender 1 getrennt
und in der Nähe des Empfängers 7 angeordnet sind. Die Leitung 4, über die der Sender
1 mit Strom versorgt wird und über die der Sender gleichzeitig getaktet und das
von seiner Lichtquelle ausgesandte Licht moduliert wird, überbrückt die Sicherungsstrecke
6.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Lichtschranke wird beispielhaft
anhand der Figur 2 erläutert, in der die Spannungen U8, Ug, U11 und U13 über der
Zeit t aufgetragen sind, mit denen die Leitungen 8, 9, 11 und 13 beaufschlagt sind.
Das Takt- bzw. Kontrollsignal U8, das vom Ausgang des Taktgenerators 2 an einen
Eingang des Exklusiv-ODER-Gliedes gelegt ist, wird mit dem vom Empfänger 7 erfaßten
Uberwachungssignal U9 verglichen. Bei Antikoinzidenz ist der Ausgang des Exklusiv-ODER-Gliedes
10 mit Signalen U11 beaufschlagt, die dem Glättungsglied 12 zugeführt sind. Mit
dem Glättungsglied wird der Laufzeitunterschied zwischen den Signalen U8 und Ug
ausgeglättet und man erhält am Ausgang des Glättungsgliedes 12 ein 4signal U13,
das ein Maß des Laufzeitunterschiedes ist. uebersteigt die Spannung U13 einen mit
dem Grenzwertmelder 14 vorgegebenen Grenzwert UGs so wird mit der Alarmvorrichtung
15 Alarm ausgelöst, indem beispielsweise ein bei ungestörter Lichtschranke angezogenes
Relais abfällt und über seinen Ruhekontakt den Stromkreis für eine Hupe schließt.
Der Grenzwert UG wird durch die Spannung U13 überschritten, wenn der Laufzeitunterschied
zwischen dem Kontrollsignal U8 und dem Überwachungssignal Ug zu groß wird, oder
wenn das Uberwachungssignal U9 vollständig ausfällt.
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In Abweichung zum Ausführungsbeispiel, das in Figur 1 gezeigt ist,
kann auch in die Leitung 8 eine Laufzeitverzögerungsstufe geschaltet sein, mit der
bei ungestörtem Betrieb der Laufzeitunterschied zwischen dem Kontrollsignal U8 und
dem Uberwachungssignal Ug ausgeglichen wird. Auch bei dieser Ausführungsform kann
dem logischen Verknüpfungsglied 10 ein Glättungsglied 12 und ein Grenzwertmelder
14 nachgeschaltet sein. Die Wirkungsweise bleibt die gleiche wie oben geschildert.
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In die Stromversorgung für den Sender 1, über die zweiadrige Leitung
4 ist eine Strombegrenzungsstufe 3 eingeschaltet, wie sie beispielhaft in Figur
3 dargestellt ist. Die Eingangsklemmen 16a und 16b der Strombegrenzungsstufe 3 sind
mit dem Ausgang des Taktgenerators 2 verbunden. Die Strombegrenzungsstufe 3 besteht
aus einem Transistor 17, dessen Emitter über einen Widerstand 18 mit der Eingangsklemme
16a verbunden ist.
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Die Basis des Transistors 17 liegt über einen Widerstand 19 an der
Eingangsklemme 16b. Außerdem ist über eine Z-Diode 20, die mit dem Emitter-Widerstand
18 verbundene Singangsklemme 16a mit der Basis des Transistors 17 verknüpft. Am
Ausgang der Strombegrenzungsstufe 3 liegt die zweiadrige Leitung 4.
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uebersteigt der Emitter-Kollektor-Strom des Transistors 17, mit dem
der Sender 1 gespeist wird, einen Wert, der durch den Widerstandswert des Widerstandes
18 und mit der Durchbruchsspannung der Z-Diode 20 bestimmt ist, so wird der Transistor
17 so ausgetastet, daß übeddie Leitung 4 ein k..;tanter Strom fließt, der nicht
mehr zu erhöhen ist. Der Grenzwert des Stromes, bei dem sich dieser Zustand einstellt,
läßt sich durch entsprechende Wahl der genannten Bauelemente so bestimmen, daß die
Belastbarkeit der zweiadrigen Leitung 4 für die Versorgung des Senders 1 gerade
ausreicht. Versucht man, den Empfänger 7 dadurch zu überlisten, daß man an die Leitung
4 einen zweiten Sender anschließt, um dessen Licht aus einer anderen Richtung auf
die Optik des Empfängers 7 zu richten und den Raumschutz zu umgehen, so erreicht
die Strombegrenzungsstufe 3 ihren Sättigungszustand und der fließende,konstante
Strom reicht zur Speisung von zwei Sendern
nicht aus. Damit entfällt
das Uberwachungssignal und von der Koinzidenzstufe 10 wird dann sofort der Alarm
ausgelöst.
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Zusammenfassend ist festzustellen, daß mit der erfindungsgemäßen Lichtschranke
ein Rammschutz gegeben ist, der höchsten Sicherheitsansprüchen genügt. Bei Anschluß
eines zweiten Senders an die Taktleitung wird Alarm ausgelöst, da in einem Fall
der Laufzeitunterschied so groß wird, daß die für die Auslösung des Alarms vorgegebene
Grenze überschritten wird und im anderen Fall das Überwachungssignal gänzlich ausfällt,
da die Stromversorgug für die Sender zusammenbricht. Zu erwähnen ist noch, daß sich
bereits vorhandene Lichtschranken auch nachträglich auf das Prinzip umrüsten lassen,
das der erfindungsgemäßen Lichtschranke zugrunde liegt.
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3 Patentansprüche 2 Figuren