DE2921110A1

DE2921110A1 - Einen lichtsender und einen lichtempfaenger aufweisende lichtelektrische anordnung

Info

Publication number: DE2921110A1
Application number: DE19792921110
Authority: DE
Inventors: Albert Loeffel; Guenther Ing Grad Schumm
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 1979-05-25
Filing date: 1979-05-25
Publication date: 1980-12-04
Also published as: DE2921110C2

Description

Einen Lichtsender und einen Lichtempfänger auf-
weisende lichtelektrische 4nordnung Mit einem Lichtsender und einem Lichtempfänger ausgestattete, nach dem Reflexionsprinzip arbeitende lichtelektrische Anordnungen sind hinsichtlich ihrer L'mpfindlichkeit und Zuverlässigkeit zufriedenstellend in der Regel entweder im Bereich relativ optimaler Distanzen oder im Bereich relativ geringer Entferniiiigen einsetzbar. Unter Distanz bzw. Entfernung ist dabei jeweils der Abstand der betreffenden lichtelektrischen Anordnung von einem dieser zugeordneten Reflektor zu verstehen.
Je nachdem, ob eine solche lichtelektrische Anordnung bevorzugt für Nahdistanzen oder überwiegend für Ferndistanzen verwendet werden soll, ist also bisher jeweils eine für den speziellen Zweck konzipierte lichtelektrische Anordnung exforderlich.
Es ist Aufgabe der Erfindung, unter Uberwindüng der Nachteile des Standes der Technik mit einem Geringstmaß an Aufwand eine verbesserte licht elektrische Anordnung zu schaffen, die sowohl für große als auch für kleine Entfernungen gleichermassen gut geeignet ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die lichtelektrische Anordnung mit einem teildurchlässigen, zum Strahlengang des Lichtsenders geneigt angeordneten, in dessen Strahlenbündel eintauchenden und auf den Licht empfänger reflektierenden Spiegel ausgerüstet ist und daß dieser Einheit wahlweise wenigstens ein weiterer Lichtsender oder mindestens ein zusätzlicher Lichtempfänger lichtelektrisch unterstützend und jeweils außerhalb des Erstreckungsbereichs des teildurchlässigen Spiegels liegend angeordnet ist.
Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele schematisch veranschaulicht, erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer lichtelektrischen Anordnung mit einem zusätzlichen, den dem teildurchlässigen Spiegel zugeordneten Empfänger lichtelektrisch unterstützenden Empfänger teilweise im Schnitt, Fig. 2 eine Ansicht der Anordnung gemäß Fig.1 in Richtung A, Fig. 3 eine Seitenansicht einer lichtelektrischen Anordnung mit einem zusätzlichen Lichtsender teilweise im Schnitt, Fig. 4 eine Ansicht der Anordnung nach Fig.3 in Richtimg F.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 sind im oberen Bereich eines gemeinsamen Gehäuses 1 ein vorzugsweise waagerecht angeordneter Lichtsender 2, ein geneigt zu dessen geometrischer und optisch Langsachse 3 angeordneter, in das Sendestrahlenbündel eintauchender teildurchlässiger Spiegel 4 sowie ein Lichtempfänger 5 untergebracht, dessen geometrische und optische Achse 6 wenigstens angenähert senkrecht zur Achse 3 des Lichtsenders 2 verläuft. Es ist ersichtlich, daß der Winkel, den die geometrischen und optischen Achsen 3 und 6 des Licht senders 2 und des Lichtempfangers 5 miteinander einschließen sowie auch der NeigungswinkelcC des teildurchläs 5iScn Spiegels zu den Achsen 3 und 6 entsprechend den j eweill ü;en VorYtSsetzungen oder Verhältnissen variiert werden können, desgleichen der Grad der Durchlässigkeit des Spiegels 4.
Im unteren Teil des Gehäuses 1 befindet sich ein weiterer LichteepUangex 7, dessen optische und geometrische Achse 8 zumindest angenähert parallel zu der entsprechenden Achse 3 des Lichtsenders 2 verläuft. Die Daten des Lichtempfängers 7 entsprechen vorzugsweise denjenigen des spiegelseitigen Lichtempfängers 5.
Sowohl der aus dem Lichtsender 2, dem teildurchlässigen Spiegel 4 und dem Lichtempfänger 5 bestehenden Einheit als auch dem zusätzlichen Lichtempfänger 7 ist jeweils eine Optik 9,10 zugeordnet. Diese Optiken sind beim Ausführungsbeispiel durch ein einstückiges Bauteil verkörpert. Die beiden Optiken grenzen sich dabei längs einer Geraden 11 gegeneinander ab.
Dem Lichtsender 2 ist eine Energiequelle 12 zugeordnet, die ihrerseits an eine Spannungs-bzw. Stromversorgung angeschlossen oder an eine solche anschließbar ist. Die beiden Lichtempfänger 5 und 7, die hier elektrisch parallel geschaltet sind, arbeiten auf einen Verstärker 13, dem über eine Diode 14 ein Relais 15 nachgeschaltet ist, das im Ansprechfall die vorgesehenen Schaltvorgänge auslöst.
Mit 16 ist ein Reflektor bezeichnet, der beispielsweise als Tripelapiegel ausgebildet ist.
Bei der lichtelektrischen Anordnung nach den Figuren 3 und 4, in welcher identische Teile mit denselben Bezugszeichen wie in den Fig.1 und 2 versehen sind, ist anstelle eines zusätzlichen Licht empfängers ein weiterer Lichtsender 17 vorgesehen.
Des weiteren ist der der oberen Einheit Lichtsender 2, teildurchlässiger Spiegel 4 und Licht empfänger 5 zugeordnete Lichtkanal 18 vom Lichtkanal 19 des zusätzlichen Lichtsenders 17 durch einen lichtundurchlässigen Steg 20 getrennt. Die optische und geometrische Achse 21 des Lichtsenders 17 verläuft wenigstens angenähert parallel zur Achse 3 des Lichtsenders 2.
Die Wirkungsweise der lichtelektrischen Anordnung gemäß der Erfindung ist wie folgt: Beim Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 gelang der durch den teildurchlässigen Spiegel 4 hindurchtretende Teil des vom Lichtsender 2 ausgesandten Lichtstroms durch die Optik 9 zum Reflektor 16 und wird von diesem, solange kein den Lichtstrahlengang zwischen dem Reflektor 16 und der Optik 9 unterbrechender Gegenstand vorhanden ist, unter gewissen Lichtverlusten wieder auf den teildurchlässigen Spiegel 4 zurückgewor fen. Ein bestimmter Anteil dieses Lichtstroms gelangt nunmehr vom teildurchlässigen Spiegel 4 durch Reflexion auf den Lichtempfänger 5 und von diesem als Wechsellichtsignal zum Verstärker 13, dem das Relais 15 über die Diode 14 nachgeschaltet ist.
Sofern sich der Reflektor 16 im sogenannten Nahbereich der lichtelektrischen Anordnung befindet (Abstand s gering), arbeitet die im oberen Bereich des Gehäuses 1 untergebrachte Einheit Lichtsender 2, teildurchlässiger Spiegel 4 und Lichtempfänger 5 einwandfrei. Das heißt, die Empfindlichkeit dieser Einheit reicht aus, um Fehlschaltungen infolge von Störpegeln sicher zu vermeiden. Es werden daher nur solche Schaltvorgänge ausgelöst, welche auf tatsächliche Störeinflüsse zurückgehen.
Eine unterstützende Wirkung durch den Lichtempfänger 7 ist im Nahbereich zum einen nicht erforderlich und zum andern aus physikalischen Gründen (Sende- und Empfangsstrahlengang) zumindest auch nicht von nennenswerter Bedeutung.
Wird die lichtelektrische Anordnung im Fernbereich eingesetzt (relativ große Entfernung des Reflektors 16 von den Optiken der lichtelektrischen Anordnung), so zeigt sich, daß diese auch in diesem Bereich einwandfrei funktioniert, das heißt, die geforderte Empfindlichkeit aufweist.
Bei relativ großen Entfernungen s gelangt nämlich ein nennenswerter Anteil des vom Reflektor 16 zurückgeworfenen Lichts iiber die untere Optik 10 zum Lichtempfänger 7. Damit addieren sich die jeweils am Ausgang der Lichtempfänger 5 und 7 anstehenden Signale, so daß ein entsprechendes Summen-Signal zum Verstärker 13 gelangt.
Im Falle des Ausführungsbeispiels der Erfindung nach den Figuren 3 und 4 gilt das im vorstehenden Ausgeführte sinngesäß Hier gelangt bei relativ großer Entfernung s ein beträchtlicher anteil des vom Sender 17 emittierten Lichtstromes (siehe den eingezeichneten Strahlengang) wieder zurück auf den teildurchlässigen Spiegel und wird von diesem zum Teil auf den Lichtempfänger 5 reflektiert. Damit addieren sich die verbleibenden Restlichtströme der Lichtsender 2 und 17 uld bewirken ein entsprechendes Signal, das dann zum Verstärker 13 gelangt. Auf diese Weise ist die erforderliche Empfindlichkeit der lichtelektrischen Anordnung auch noch bei relativ optimalen Distanzen gewährleistet.
Als Lichtsender können alle gängigen Lichtquellen Anwendung finden insbesondere auch solche, die Infrarotlicht emittieren.
Die Lichtquellen können dabei alternativ mit Gleichlicht oder mit Impulsen gespeist werden; siehe Impulse 22 in den Fig. 1 und 3.
Es ist des weiteren auch möglich, im Bedarfsfall anstelle eines zusätzlichen Lichtempfängers 7 oder eines weiteren Lichtsenders 17 deren jeweils zwei oder mehr vorzusehen.
Schließlich können auch die Energieversorungsquelle 12 einschließlich Verstärker 13, Diode 14 und Relais 15 in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein.Die Diode 14 dient zur Gleichrichtung des verstärkten - Wechsellichtsignals.
Im Falle der Verwendung von Glühlampen werden die beiden Lichtsender 2 und 17 zweckmäßigerweise elektrisch parallel geschaltet, bei der Verwendung von Gallium-Arsenid-Dioden erweist sich hingegen wegen der Schleusenspannung die Reihenschaltung der beiden Lichtsender als vorteilhaft.
Der in den Figuren 3 und 4 mit 20 bezeichnete lichtundurchlässige Steg kann auch entfallen, wenn der Störeinfluß des Lichtsenders 17 vernachlässigbar ist. Andererseits kann beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 2 im Bedarfsfall ohne weiteres eine lichtundurchlässige Zwischenwand zwischen dem Lichtkanal 23 und dem Empfangakanal 24 vorgesehen werden.
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Claims

Patentansprüche 1. Einen Lichtsender und einen Lichtempfänger aufweisende lichtelektrische Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einem teildurchlässigen, zum Strahlengang des Lichtsenders geneigt angeordneten, in dessen Strahlenbündel eintauchenden und auf den Lichtempfänger reflektierenden Spiegel ausgerüstet ist und daß dieser Einheit wahlweise wenigstens ein weiterer Lichtsender oder mindestens ein zusätzlicher Lichtempfänger lichtelektrisch unterstützend und jeweils außerhalb des Erstreckungsbereichs des teildurchlässigen Spiegels liegend zugeordnet ist.
2. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der aus Lichtsender, teildurchlässigem Spiegel und dem zugehörigen Licht empfänger bestehenden Einheit als auch dem (den) diese Einheit lichtelektrisch unterstützenden Lichtsender(n) eine Optik räumlich vorgeordnet ist.
3. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Lichtsender, teildurchlässigem Spiegel und dem zugehörigen Lichtempfänger bestehende Einheit von dem (den) sie lichtelektrisch unterstützenden Lichtsender (n) durch eine lichtundurchlässige Wandung getrennt ist.
4. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daS sowohl der aus Lichtsender, teildurchlässigem Spiegel und dem zugehörigen Lichtempfänger bestehenden Einheit als auch dem (den) diese Einheit lichtelektrisch unterstützenden Lichtempfänger(n) eine Optik räumlich vorgeordnet ist.
5. Lichtelektrische Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der (die) die aus Lichtsender, teildurchlässigem Spiegel und Licht empfänger gebildeten Einheit lichtelektrisch unterstützende Lichtempfänger zum Lichtempfänger der Einheit elektrisch parallel geschaltet ist.
6. Lichtelektrische Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit Lichtsender, teildurchlässiger Spiegel und Lichtempfänger von dem sie lichtelektrisch unterstützenden Lichtempfänger durch einen lichtundurchlässigen Steg getrennt ist.
7. Lichtelektrische Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Lichtsender, teildurchlässigem Spiegel und dem zugehörigen Licht empfänger bestehende Einheit zusammen mit den diese Einheit lichtelektrisch unterstützenden Bauelementen in einem gemeinsamen gehäuse untergebracht ist.
8. Lichtelektrische Anordnung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die der Einheit Lichtsender, teildurchlässiger Spiegel und Lichtempfänger zugeordnete Optik und die den diese Einheit lichtelektrisch unterstützenden Bauelementen vorgeordnete Optik durch ein einstückiges Bauteil verkörpert sind.