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"Reflexlichtschranke"
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Die Erfindung betrifft eine Reflexlichtschranke, bestehend aus einem
Lichterzeuger, einem Lichtdetektor, einer dem Lichtdetektor nachgeschalteten Auswertschaltung,
vorzugsweise mit einem ausgangsseitig vorgesehenen elektronischen Schalter, z. B.
einem Thyristor oder einem Triac, und aus mindestens einer Speise schaltung zur
Erzeugung von Speisespannungen für den Lichterzeuger, für den Lichtdetektor und
für die Auswertschaltung,
wobei zu der Speiseschaltung ein Gleichrichter,
z. B.
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ein Brückengleichrichter, gehört.
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Reflexlichtschranken der zuvor grundsätzlich beschriebenen Art sind
vielfach bekannt (vergl. die Zeitschrift "ELEKTRONIK", 1965, Heft 10, Seite 321,
und die DT-OS 16 23 778). Dabei handelt es sich zumeist um sogenannte Wechsellichtschranken,
die weniger fremdlichtempfindlich als Gleichlichtschranken sind.
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Bei den bekannten Reflexlichtschranken, von denen die Erfindung ausgeht,
sind die Speiseschaltungen zur Erzeugung von Speisespannungen für den Lichterzeuger,
für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung relativ aufwendig und voluminös
ausgeführt, gehören nämlich zu diesen Speiseschaltungen neben dem Gleichrichter
zumindest noch ein Netztransformator. Das ist der Grund dafür, daß die bekannten
Reflexlichtschranken der Art, von der die Erfindung ausgeht, zumeist aus mindestens
zwei räumlich getrennten Baueinheiten bestehen (vergl. die Zeitschrift "ELEKTRONIK",
a.a.o.), wobei die eine Baueinheit den Lichterzeuger und den Lichtdetektor, die
andere Baueinheit die dem Lichtdetektor nachgeschaltete Auswertschaltung und die
Speiseschaltung bzw. die Speiseschaltungen zur Erzeugung von Speisespannungen für
den Lichterzeuger, für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung enthält.
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Der Erfindung liegt folglich die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebene
Reflexlichtschanke in bezug auf die Speiseschaltung
bzw. auf die
Speiseschaltungen zur Erzeugung von Speisespannungen für den Lichterzeuger, für
den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung so zu vereinfachen, daß die erforderlichen
Funktionen mit weniger Bauaufwand und mit geringerem Platzbedarf erfüllt werden.
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Die erfindungsgemäße Reflexlichtschranke, bei der die zuvor aufgezeigte
Aufgabe gelöst ist, ist zunächst und im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß
die Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger einen
Ladekondensator, einen de Ladekondensator vorgeschalteten Ladewiderstand, Ladetransistor
od. dgl. und einen Schwellwertschalter aufweist, daß die Reihenschaltung aus dem
Ladekondensator und dem Ladewiderstand dem Gleichrichter parallelgeschaltet ist
und daß der Lichterzeuger über den Schwellwertschalter an die Verbindung zwischen
dem Ladekondensator und dem Ladewiderstand, Ladekondensator od. dgl.
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angeschlossen ist. Vorzugsweise kann als Schwellwertschalter eine
Zenerdiode oder eine Triggerschaltung, z. B. aus einem Thyristor, einer Zenerdiode
und einem Widerstand, vorgesehen und/oder dem Lichterzeuger ein Strombegrenzungswiderstand
vorgeschaltet sein.
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Bei der erfindungsgemäßen, bisher beschriebenen Reflexlichtschranke
wird der Ladekondensator aus dem Stromversorgungsnetz, an das die erfindungsgemäße
Reflexlichtschranke angeschlossen ist, über den Gleichrichter und den Ladewiderstand,
Ladekondensator od. dgl. aufgeladen, so daß die am Ladekondensator entstehende Lade
spannung als Speisespannung zur Verfügung
steht. Hat die Ladespannung
am Ladekondensator die durch den Schwellwertschalter vorgegebene Schwellwertspannung
erreicht, so wird der Ladekondensator über den Schwellwertschalter, den eventuell
vorgesehenen Strombegrenzungswiderstand und dem Lichterzeuger entladen; die im Ladekondensator
beim Erreichen der Schwellwertspannung gespeicherte elektrische Energie wird durch
den Lichterzeuger in einen Lichtimpuls umgesetzt.
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Bisher ist in bezug auf die Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor
und für die Auswertschaltung nichts ausgesagt worden. In der Tat kann die Speisespannung
für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung aus der Speisespannung für den
Lichterzeuger abgeleitet werden. Eine in bezug auf die Erzeugung der Speisespannung
für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Reflexschranke ist jedoch dadurch gekennzeichnet, daß die Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung
einen Ladekondensator und einen dem Ladekondensator vorgeschalteten Ladewiderstand,
Ladetransistor od. dgl. aufweist, daß die Reihenschaltung aus dem Ladekondensator
und dem Ladewiderstand, Ladetransistor od. dgl. dem Gleichrichter parallel geschaltet
ist und daß der Lichtdetektor und die Auswertschaltung an die Verbindung zwischen
dem Ladekondensator und dem Ladewiderstand, Ladetransistor od. dgl. angeschlossen
ist. Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke wird also
die
Speisespannung für den Lichtdetektor und für die Auswertschaltung praktisch in gleicher
Weise erzeugt wie die Speisespannung für den Lichterzeuger, nämlich durch eine dem
Gleichrichter parallelgeschaltete Reihenschaltung aus einem Ladekondensator und
einem Ladewiderstand, Ladetransistor od. dgl.
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Dabei kann insoweit eine Vereinfachung vorgenommen werden, als der
Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger einerseits
und der Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor und
für die Auswertschaltung andererseits gemeinsam ein einziger Ladewiderstand, Ladetransistor
od. dgl. zugeordnet sein kann.
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Nach einer weiteren Lehre der Erfindung, der besondere Bedeutung zukommt,
sind der Ladekondensator der Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für
den Lichterzeuger und der Ladekondensator der Speiseschaltung zur Erzeugung der
Speisespannung für den Lichtdetektor und die Auswertschaltung parallelgeschaltet.
Dabei kann dem Ladekondensator der Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung
für den Lichtdetektor und die Auswertschaltung eine Diode vorgeschaltet und die
Reihenschaltung aus der Diode und dem Ladekondensator dem Ladekondensator der Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger parallelgeschaltet sein.
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Die zuvor beschriebene Parallelschaltung der Ladekondensatoren der
beiden Speiseschaltungen führt dazu, daß einerseits die Speisespannung für den Lichtdetektor
und die Auswertschaltung durch die Speisespannung für den Lichterzeuger, genauer
gesagt durch die Schwellwertspannung des Schwellwertschalters der
Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger, begrenzt ist, daß andererseits
auf einfache Weise realisiert werden kann, daß der Lichtdetektor und/oder die Auswertschaltung
nur dann funktionsbereit sind, wenn ein vom Lichterzeuger stammender Lichtimpuls
auf den Lichtdetektor fällt.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel
darstellenden Zeichnung ausführlicher erläutert; die einzige Figur zeigt ein Schaltbild
einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke.
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Die in der Figur schaltungsmäßig dargestellte Reflexlichtschranke
besteht in ihrem grundsätzlichen Aufbau aus einem Lichterzeuger 1, z. B., wie im
dargestellten Ausführungsbeispiel, einer Emissionsdiode oder auch einer Glühlampe
oder einer Glimmlampe, aus einem Lichtdetektor 2, im dargestellten Ausführungsbeispiel
einem Fototransistor, aus einer dem Lichtdetektor 2 nachgeschalteten Auswertschaltung
3 , die im dargestellten Ausführungsbeispiel ausgangsseitig einen Thyristor 4 aufweist,
und aus zwei Speiseschaltungen zur Erzeugung von Speisespannungen, einerseits für
den Lichterzeuger 1, andererseits für den Lichtdetektor 2 und für die Auswertschaltung
3, - wobei zu den Speiseschaltungen ein Gleichrichter 5, im dargestellten Ausführungsbeispiel
ein Brückengleichrichter, gehört.
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Erfindungsgemäß weist die Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung
für den Lichterzeuger 1 einen Ladekondensator 6,
einem dem Ladekondensator
6 vorgeschalteten Ladewiderstand 7 und einenen Schwellwertschalter 8 auf, ist die
Reihenschaltung aus dem Ladekondensator 6 und dem Ladewiderstand 7 dem Gleichrichter
5 parallelgeschaltet und ist der Lichterzeuger 1 über den Schwellwertschalter 8
an die Verbindung zwischen dem Ladekondensator 6 und dem Ladewiderstand 7 angeschlossen.
Im dargestellten Äusführungsbeispiel ist als Schwellwertschalter 8 eine Triggerschaltung
aus einem Thyristor 9, einer Zenerdiode 10 und einem Widerstand 11 vorgesehen und
dem Lichterzeuger 1 ein Strombegrenzungswiderstand 12 vorgeschaltet.
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Die in der Figur schaltungsmäßig dargestellte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke ist weiter dadurch gekennzeichnet, daß die
Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor 2 und für
die Auswertschaltung 3 einen Ladekondensator 13 und einen dem Ladekondensator 13
vorgeschalteten Ladewiderstand 14 aufweist, daß die Reihenschaltung aus dem Ladekondensator
13 und dem Ladewiderstand 14 dem Gleichrichter 5 parallelgeschaltet ist und daß
der Lichtdetektor 2 und die Auswertschaltung 3 an die Verbindung zwischen dem Ladekondensator
13 und dem Ladewiderstand 14 angeschlossen ist. Im einzelnen ist dabei der Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger 1 einerseits und der Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor 2 und für die Auswertschaltung
3 andererseits gemeinsam nur ein einziger Ladewiderstand 7, 14 zugeordnet. Der Ladewiderstand
7, 14 ist also Ladewiderstand 7 für den Ladekondensator 6 und zugleich Ladewiderstand
14 für den Ladekondensator 13.
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Im übrigen zeigt die Figur noch insoweit eine bevorzugte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke, als der Ladekondensator 6 der Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger 1 und der Ladekondensator
13 der Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor 2
und die Auswertschaltung 3 parallelgeschaltet sind. Im einzelnen ist dabei dem Ladekondensator
13 der Speiseschaltung zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichtdetektor 2
und die Auswertschaltung 3 eine Diode 15 vorgeschaltet und die Reihenschaltung aus
der Diode 15 und dem Ladekondensator 13 dem Ladekondensator 6 der Speiseschaltung
zur Erzeugung der Speisespannung für den Lichterzeuger 1 parallelgeschaltet.
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Zu der Auswertschaltung 3 gehören im dargestellten Ausführungsbeispiel
außer dem ausgangsseitig vorgesehenen Thyristor
Widerstände 16, 17, 18, 19, 20 und 21, Kondensatoren 22, 23 und 24 sowie ein Operationsverstärker
25. Im übrigen bedarf Aufbau und Wirkungsweise der Auswertschaltung 3 der Beschreibung
nicht.
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Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Reflexlichtschranke ist,
wenn sie, wie in der Figur dargestellt, über einen Verbraucher 26 an das Stromversorgungsnetz
27 angeschlossen ist, folgende: Die Ladekondensatoren 6 und 13 der Speiseschaltungen
zur Erzeugung der Speisespannungen für den Lichterzeuger 1 sowie für den Lichtdetektor
2 und für die Auswertschaltung 3 werden
aus dem Stromversorgungsnetz
27 über den Gleichrichter 5 und den Ladewiderstand 7 bzw. den Ladewiderstand 14
und die Diode 15 aufgeladen, so daß die am Ladekondensator 6 entstehende Ladespannung
als Speisespannung für den Lichterziger 1, die am Ladekondensator 13 entstehende
Ladespannung als Speisespannung für den Lichtdetektor 2 und die Auswertschaltung
3 zur Verfügung stehen. Hat die Ladespannung am Ladekondensator 6 die durch den
Schwellwertschalter 8 vorgegebene Schwellwertspannung erreicht, so wird der Ladekondensator
6 über den Schwellwertschalter 8, und zwar über den zum Schwellwertschalter 8 gehörenden
Thyristor 9, über den Strombegrenzungswiderstand 12 und über den Lichterzeuger 1
entladen; die im Ladekondensator 6 beim Erreichen der Schwellwertspannung gespeicherte
elektrische Energie wird durch den Lichterzeuger 1 in einen Lichtimpuls umgesetzt.
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Hat der Thyristor 9 des Schwellwertschalters 8 gezündet, S bleibt
der Thyristor 9 praktisch bis zum Ende der Spannungshalbwelle gezündet. Die Folge
davon ist, daß bis zum Ende der Spannungshalbwelle einerseits der Ladekondensator
6 nicht erneut aufgeladen werden kann, andererseits der Ladekondensator 13 nicht
weiter aufgeladen werden kann. Da sich nach dem Zünden des Thyristors 9 der Ladekondensator
13 nicht weiter aufladen kann, entlädt sich der Ladekondensator 13 über den Lichtdetektor
2 und die Auswertschaltung 3. Die Folge davon ist, daß der Lichtdetektor 2 und die
Auswertschaltung 3 nur dann funktionsbereit sind, wenn der Lichterzeuger 1 einen
Lichtimpuls abgegeben hat. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Reflexlichtschranke
in
ganz besonderem Maße fremdlichtunempfindlich.
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L e e r s e i t e