DE3118838C2

DE3118838C2 -

Info

Publication number: DE3118838C2
Application number: DE19813118838
Authority: DE
Inventors: Yuki Hirakata Jp Yorifuji; Seiichi Katano Jp Uyama; Katsuhiko Matsuzaka Jp Fukutake; Masaharu Watarai Mie Jp Miyazaki
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-05-12
Filing date: 1981-05-12
Publication date: 1990-01-04
Also published as: DE3118838A1

Description

Die Erfindung betrifft eine photoelektrische Schalteinrich tung nach dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.The invention relates to a photoelectric switching device tion according to the preamble of the main claim.

Eine photoelektrische Schalteinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs ist aus der DE-OS 22 04 093 bekannt. Bei dieser Schaltungseinrichtung wird ein von einem Lichtquellen teil ausgesandtes Lichtbündel in sich selbst reflektiert und von einem Lichtempfangsteil empfangen. Das Lichtquellenteil und das Lichtempfangsteil sind miteinander verbunden und für die Abstimmung des Sende-Empfangsbetriebs wird ein elektri scher Synchronisationspfad benutzt.A photoelectric switching device according to the preamble of the main claim is known from DE-OS 22 04 093. At this circuit device becomes one of a light sources partially emitted light bundle reflects in itself and received by a light receiving part. The light source part and the light receiving part are connected to each other and for the coordination of the transmission-reception mode is an electri used synchronization path.

Aus der DE-AS 20 44 456 ist eine photoelektrische Schaltein richtung bekannt, bei der ein Laserstrahl auf der Sendeseite in zwei Strahlen, nämlich einen Überwachungsstrahl und einen geschützt übertragenen Sicherungsstrahl aufgeteilt wird. Auf der Empfangsseite werden die beiden Strahlen in elektrische Signale umgesetzt und derart verzögert, daß bei einem unun terbrochenen Überwachungsstrahl die den beiden Strahlen zuge ordneten elektrischen Signale gleichzeitig an einer Koinzi denzschaltung anliegen.DE-AS 20 44 456 is a photoelectric switch direction known, in which a laser beam on the transmission side in two beams, namely a surveillance beam and one protected transmitted safety beam is divided. On At the receiving end, the two beams are electrical Signals implemented and delayed in such a way that with an unun interrupted surveillance beam directed towards the two beams arranged electrical signals at the same time on a Koinzi switch on.

Aus der DE-AS 15 66 733 ist eine photoelektrische Schaltein richtung bekannt, bei der das Licht mit zwei Frequenzen ge taktet wird, um die Synchronisierung auf der Empfangsseite ohne elektrische Verbindung herzustellen. Bei dieser bekann ten photoelektrischen Schalteinrichtung sind das Licht quellenteil und das Lichtempfangsteil voneinander getrennt angeordnet.From DE-AS 15 66 733 is a photoelectric switch direction known in which the light with two frequencies ge is clocked to the synchronization on the receiving side without making an electrical connection. With this, The photoelectric switching device is the light Source part and the light receiving part separated from each other arranged.

Aus der DE-OS 23 39 575 ist eine Einrichtung bekannt, die als Lichtschranke, bei der Sender und Empfänger voneinander ge trennt sind, als Reflexionslichtschranke mit dem Sender und Empfänger in einem gemeinsamen Gehäuse sowie als Reflexions lichttaster mit einem gemeinsamen Gehäuse für den Sender und Empfänger verwendbar ist, wobei das nachzuweisende Objekt als reflektierend vorausgesetzt ist.From DE-OS 23 39 575 a device is known as Photoelectric switch in which the transmitter and receiver are separated from one another are separated, as a reflection light barrier with the transmitter and Receiver in a common housing as well as a reflection light sensor with a common housing for the transmitter and Receiver can be used, the object to be verified as is assumed to be reflective.

Aus "Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft AEG-Telefunken: Hilfsbuch der Elektronik, Berlin/Frankfurt 1979, Seiten 720, 721" ist bekannt, daß in der Nachrichtentechnik Oszillatoren verwendet werden, deren Frequenz automatisch regelbar ist.From "Allgemeine Elektrizitäts-Gesellschaft AEG-Telefunken: Auxiliary book of electronics, Berlin / Frankfurt 1979, pages 720, 721 "is known to be oscillators in telecommunications be used, the frequency of which can be regulated automatically.

Wie bereits kurz angedeutet, gibt es im Prinzip drei Typen von photoelektrischen Schalteinrichtungen. Der erste Typ ist in Fig. 1a gezeigt, wobei in der Betriebsweise dieser Ein richtung der Lichtquellenteil A und der Lichtempfängerteil B getrennt voneinander und gegenüberliegend angeordnet sind, um ein Objekt M zwischen diesen Bauteilen zu erfassen. In diesem Fall wird der Lichtstrahl durch das zu erfassende Objekt M unterbrochen. Der zweite Typ ist in Fig. 1b gezeigt, wobei in dieser Betriebsweise der Lichtquellenteil A und der Lichtemp fängerteil B nahe beieinander angeordnet sind und ein Licht reflektor D gegenüber diesen beiden Teilen angeordnet ist, um das Licht von dem Lichtquellenteil zu dem Lichtempfängerteil zu reflektieren. Der Lichtweg wird wiederum durch das zu er fassende Objekt M unterbrochen. Der dritte Typ ist in Fig. 1c gezeigt, wobei der Lichtquellenteil A und der Lichtempfänger teil B nahe beeinander angeordnet sind und beide auf den Weg des zu erfassenden Objekts M gerichtet sind. In diesem Fall wird das Licht von dem zu erfassenden Objekt M selbst reflek tiert. Beim ersten Typ wird das empfangene Signal unsynchro nisiert erfaßt, während bei den beiden letzten Typen eine Synchronisation beim Erfassen der Signale möglich ist. Bei den in den Fig. 1a und 1b gezeigten Einrichtungen wird die Unterbrechung des Lichtstrahles erfaßt, um ein Ausgangssignal zu erzeugen.As already briefly indicated, there are basically three types of photoelectric switching devices. The first type is shown in Fig. 1a, wherein in the operation of this device, the light source part A and the light receiving part B are arranged separately from each other and opposite to detect an object M between these components. In this case, the light beam is interrupted by the object M to be detected. The second type is shown in Fig. 1b, in this mode of operation the light source part A and the light receiver part B are arranged close to each other and a light reflector D is arranged opposite these two parts in order to reflect the light from the light source part to the light receiver part. The light path is in turn interrupted by the object M to be detected. The third type is shown in FIG. 1c, the light source part A and the light receiver part B being arranged close to one another and both being directed towards the path of the object M to be detected. In this case, the light is reflected by the object M to be detected itself. In the first type, the received signal is detected unsynchronized, while in the last two types synchronization is possible when the signals are detected. In the devices shown in FIGS. 1a and 1b, the interruption of the light beam is detected in order to generate an output signal.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte photoelektrische Schalteinrichtung anzugeben, die bei jeder der drei oben erwähnten Betriebsarten stabil und zuverlässig umschaltet.The invention has for its object an improved Specify photoelectric switching device at each of the three operating modes mentioned above are stable and reliable toggles.

Dazu ist die erfindungsgemäße Einrichtung in der in Anspruch 1 angegebenen Weise gekennzeichnet, während die Unteransprü che vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung charakteri sieren.For this purpose, the device according to the invention is in the claim 1 indicated way, while the subclaims che advantageous embodiments of the invention characteri sieren.

Bei der erfindungsgemäßen photoelektrischen Schalteinrichtung erfolgt in vorteilhafter Weise die Oszillatorbeeinflussung in Kombination mit einer mechanisch-optischen Wandelbarkeit. Die erfindungsgemäße Einrichtung schaltet selbst dann zuverläs sig, wenn sie in der in Fig. 1a gezeigten Art verwendet wird, wobei kein Synchronisationssignal von dem Lichtempfängerteil B von dem Lichtquellenteil A empfangen wird, während das Licht von dem zu erfassenden Objekt M unterbrochen ist. Daher hat die erfindungsgemäße Einrichtung eine große Kompatibili tät bei verschiedenen Einsatzarten.In the photoelectric switching device according to the invention, the oscillator is advantageously influenced in combination with a mechanical-optical changeability. The device according to the invention switches reliably even when it is used in the manner shown in Fig. 1a, wherein no synchronization signal from the light receiver part B is received by the light source part A , while the light from the object M to be detected is interrupted. Therefore, the device according to the invention has great compatibility in various types of use.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschreiben. Es zeigtAdvantageous embodiments of the invention will now be described Describe the accompanying drawings. It shows

Fig. 1a eine schematische Darstellung der Verwendung einer photoelektrischen Schalteinrichtung, bei der die Lichtquelle und der Lichtempfänger getrennt voneinan der angeordnet sind; Fig. 1a is a schematic representation of the use of a photoelectric switching device in which the light source and the light receiver are arranged separately from each other;

Fig. 1b eine schematische Darstellung der Verwendung der photoelektrischen Schalteinrichtung, wobei die Licht quelle und der Lichtempfänger beieinander angeordnet sind und der Lichtstrahl wie bei einer Lichtschranke durch ein zu erfassendes Objekt unterbrochen wird; Fig. 1b is a schematic representation of the use of the photoelectric switching device, the light source and the light receiver are arranged together and the light beam is interrupted as in a light barrier by an object to be detected;

Fig. 1c eine schematische Darstellung der Verwendung der photoelektrischen Schalteinrichtung, wobei Lichtquelle und Lichtempfänger beieinander angeordnet sind und der Lichtstrahl durch das zu erfassende Objekt reflektiert wird; Figure 1c is a schematic representation of the use of the photo-electric switching device, wherein the light source and the light receiver are arranged each other and the light beam is reflected by the object to be detected.

Fig. 2 ein Blockdiagramm einer photoelektrischen Schaltein richtung nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; Fig. 2 is a block diagram of a photoelectric switching device according to an embodiment of the invention;

Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der Einrichtung von Fig. 2; Fig. 3 is a circuit diagram of the device of Fig. 2;

Fig. 4 ein Diagramm der Wellenformen in ihrem zeitlichen Ab lauf, die in den verschiedenen Teilen der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltung auftreten; Fig. 4 is a diagram of the waveforms in their time course, which occur in the different parts of the circuit shown in Figures 2 and 3;

Fig. 5 ein Beispiel für ein Schaltungsdiagramm der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Steuerschaltung; Fig. 5 shows an example of a circuit diagram of the control circuit shown in Figs. 2 and 3;

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel für den in den Fig. 2 und 3 gezeigten, eingebauten Oszillator; und Fig. 6 shows an embodiment for the case shown in Figures 2 and 3, built oscillator. and

Fig. 7 ein Diagramm der Wellenformen in ihrem zeitlichen Ab lauf in verschiedenen Teilen der in Fig. 6 gezeigten Schaltung. Fig. 7 is a diagram of the waveforms in their time course from different parts of the circuit shown in Fig. 6.

Die photoelektrische Schalteinrichtung gemäß dem Ausführungs beispiel der Erfindung, wie es in Fig. 2 gezeigt ist, weist einen Lichtempfängerteil B, einen eingebauten Lichtquellen teil A, einen Hilfsteil C und wahlweise einen separaten Licht quellenteil A′ auf. The photoelectric switching device according to the embodiment of the invention, as shown in Fig. 2, has a light receiving part B , a built-in light source part A , an auxiliary part C and optionally a separate light source part A ' .

Der Lichtempfängerteil B weist eine Lichtempfängerschaltung 2, die die Wechselstromkomponente des elektrischen Signales her ausnimmt, welches durch Umwandlung des auf einen Lichtdetektor 201 auftreffenden Lichtsignales entsteht, und ein Signalver arbeitungsteil E auf, um das Ausgangssignal der Licht empfängerschaltung 2 zu verarbeiten. Das Signalverarbeitungs teil E weist einen Verstärker 9, einen Wellenformer 10, ein D-Flip-Flop 300, eine Integrationsschaltung 4 und einen Vergleicher 11 in Reihenschaltung auf. Der Vergleicher 11 gibt sein Ausgangssignal an eine Ausgangsschaltung 5 ab. Der eingebaute Lichtquellenteil A weist einen eingebauten Oszilla tor 8 und eine erste Lichtquellenschaltung 1 auf, deren Aus gangssignal auf eine erste Lichtquelle 101 gegeben wird. Der separate Lichtquellenteil A′ weist einen separaten oder zwei ten Oszillator 8′ und eine zweite Lichtquellenschaltung 1′ auf, deren Ausgangssignal auf eine Lichtquelle 101′ gegeben wird. Der Hilfsteil C weist eine Steuerschaltung 13, einen Spannungs detektor 14, eine schnell aufladbare Lade-/Entlade-Schaltung 15 und einen umschaltbaren Inverter 12 auf. Der Ausgang des Ver gleichers 11 gelangt durch eine Ausgangsschaltung 5 zu einem Ausgangsanschluß 51.The light receiver part B has a light receiver circuit 2 , which except the AC component of the electrical signal, which arises from conversion of the light signal incident on a light detector 201 , and a signal processing part E to process the output signal of the light receiver circuit 2 . The signal processing part E has an amplifier 9 , a wave shaper 10 , a D flip-flop 300 , an integration circuit 4 and a comparator 11 in series connection. The comparator 11 outputs its output signal to an output circuit 5 . The built-in light source part A has a built-in oscillator 8 and a first light source circuit 1 , the output signal of which is given to a first light source 101 . The separate light source part A ' has a separate or two th oscillator 8' and a second light source circuit 1 ' , the output signal of which is given to a light source 101' . The auxiliary part C has a control circuit 13 , a voltage detector 14 , a quickly chargeable charge / discharge circuit 15 and a switchable inverter 12 . The output of the comparator 11 passes through an output circuit 5 to an output terminal 51 .

Die in Fig. 2 gezeigte Einrichtung kann in jeder der drei Be nutzungsformen, die in den Fig. 1a bis 1c gezeigt sind, verwendet werden. Für die Verwendungsform, die in Fig. 1a gezeigt ist, werden die erste Lichtquellenschaltung 1 und die erste Lichtquelle 101 aus dem eingebauten Lichtquellenteil A in den separaten Lichtquellenteil A′ eingebracht. Für die zweite und die dritte Benutzungsart, die in den Fig. 1b bzw. 1c gezeigt sind, werden die erste Lichtquellenschaltung 1 und die erste Lichtquelle 101 in dem eingebauten Lichtquel lenteil A benutzt. Die verschiedenen Betriebsweisen der Schal tung werden durch die Art der Eingangssignale ausgewählt, die an die Steuerschaltung 13 angelegt werden. The device shown in FIG. 2 can be used in any of the three forms of use shown in FIGS. 1a to 1c. For the use form, which is shown in Fig. 1a, the first light source circuit 1 and the first light source 101 from the built-in light source part A are introduced into the separate light source part A ' . For the second and third types of use shown in FIGS . 1b and 1c, respectively, the first light source circuit 1 and the first light source 101 are used in the built-in light source part A. The various modes of operation of the circuit are selected by the type of input signals that are applied to the control circuit 13 .

Die Lichtempfängerschaltung 2 in dem Lichtempfängerteil B ist ein Wechselstromverstärker, der die Wechselstromkomponente des Signales von dem Photodetektor 201 verstärkt und an den Ver stärker 9 weitergibt. Ein Impulsformer 10 empfängt das Aus gangssignal des Verstärkers 9 und gibt die an seinem Ausgang anstehende Rechteckwelle an ein D-Flip-Flop 300 ab. Das D-Flip-Flop 300 empfängt auch Triggersignale von dem eingebau ten Oszillator 8 an seinem Taktimpulseingang ck durch den um schaltbaren Inverter 12, der wahlweise umschaltbar ist, um das Oszillator-Ausgangssignal nicht-invertiert oder invertiert weiterzugeben, je nach dem Eingangs-Steuersignal, das von der Steuerschaltung 13 abgegeben wird. Das D-Flip-Flop 300 ist ein Flip-Flop, welches durch Impulsflanken geschaltet wird und Ausgangssignale abgibtThe light receiver circuit 2 in the light receiver part B is an AC amplifier which amplifies the AC component of the signal from the photodetector 201 and passes it on to the amplifier 9 . A pulse shaper 10 receives the output signal from the amplifier 9 and outputs the square wave at its output to a D flip-flop 300 . The D flip-flop 300 also receives trigger signals from the built-in oscillator 8 at its clock pulse input ck by the switchable inverter 12 , which is optionally switchable to pass the oscillator output signal non-inverted or inverted, depending on the input control signal which is output from the control circuit 13 . The D flip-flop 300 is a flip-flop which is switched by pulse edges and outputs output signals

a) on a falling edge of the clock pulse when the light detector receives the light from the built-in light sources part A or
b) with each rising edge of the clock pulse when the light detector receives the light from the separate light receiver part A ' . The integration circuit 4 is a low-pass filter with a very long time constant and essentially integrates the signal from the D flip-flop 300 and outputs an output signal to the comparator 11 . The comparator 11 outputs an output signal when the integrated output voltage of the integration circuit 4 reaches a predetermined level.

In dem eingebauten Lichtquellenteil A gibt der Oszilla tor 8 Ausgangssignale an die erste Lichtquellenschaltung 1 zusätzlich zu den Taktsignalen an dem Eingang ck des D-Flip- Flops 300 ab, so daß das von der Lichtquelle 101 abgestrahlte Licht durch die Frequenz des Oszillatorsignales des Oszilla tors 8 moduliert ist. Die erste Lichtquellenschaltung 1 ist lösbar angeordnet, und, wenn die Einrichtung in der ersten Betriebsweise (Fig. 1a) benutzt wird, wird die erste Licht quellenschaltung in den separaten Lichtquellenteil A′ umge steckt, so daß sie dort als Lichtquellenschaltung 1′ mit der Lichtquelle 101′ verwendet werden kann.In the built-in light source part A , the oscillator outputs 8 output signals to the first light source circuit 1 in addition to the clock signals at the input ck of the D flip-flop 300 , so that the light emitted by the light source 101 by the frequency of the oscillator signal of the oscillator gate 8 is modulated. The first light source circuit 1 is detachably arranged, and when the device is used in the first mode of operation ( Fig. 1a), the first light source circuit is inserted into the separate light source part A ' so that it is there as a light source circuit 1' with the light source 101 ' can be used.

Der separate Lichtquellenteil A′ und der separate Oszillator 8′ sind so ausgeführt, daß ihre Schwingungsfrequenz etwas (beispielsweise 3 bis 20%) höher als die Schwingungsfrequenz des eingebauten Oszillators 8 ist. Durch diese Auswahl des Verhältnisses zwischen den Schwingungsfrequenzen wird, wenn der separate Oszillator 8′ verwendet wird, durch die Synchro nisationsschleife syc von dem Impulsformer 10 zu dem eingebau ten Oszillator 8 die Frequenz auf die des separaten Oszilla tors 8′ synchronisiert, so daß eine unerwünschte Störung durch Stör-Lichtsignale eliminiert wird.The separate light source part A ' and the separate oscillator 8' are designed so that their oscillation frequency is somewhat (for example 3 to 20%) higher than the oscillation frequency of the built-in oscillator 8 . When the separate oscillator 'is used by the synchro syc tion loop of the pulse shaper 10 to the eingebau th oscillator 8, the frequency to the gate of the separate Oszilla 8, 8', by this selection of the ratio between the oscillation frequencies synchronized so that an undesired Disturbance by interference light signals is eliminated.

Fig. 3 zeigt im einzelnen den Aufbau des Oszillators 8, des umschaltbaren Inverters 12, der Lade-/Entlade-Schaltung 15 und des Spannungsdetektors 14. Fig. 4 ist eine Darstellung des zeitlichen Ablaufes der Wellenformen in verschiedenen Teilen der in den Fig. 2 und 3 gezeigten Schaltungen. Fig. 3 shows in detail the structure of the oscillator 8, the switchable inverter 12, the charging / discharging circuit 15 and the voltage detector 14. Fig. 4 is an illustration of the timing of the waveforms in various parts of the circuits shown in Figs. 2 and 3.

Der eingebaute Oszillator 8 weist einen Funktionsverstärker 16 und Oszillator-Transistoren Q₈ und Q₉ als Oszillatorelemen te, einen Schalttransistor Tr₁, um die Zeitkonstante des Oszil lators 8 zu ändern, und einen Schalttransistor Tr₂ auf, um den Transistor Tr₁ durch das Signal der Steuerschaltung 13 auszuschalten (der Transistor Tr₁ wird in dem ausgeschalteten Zustand gehalten). Der umschaltbare Inverter 12 weist Tran sistoren Tr₃-Tr₆, Tr₄-Tr₇ und Tr₅ auf. Die Basisanschlüsse der Transistoren Tr₆ und Tr₇ erhalten das Steuersignal von der Steuerschaltung 13. Das Ausgangssignal des Inverters 12 wird von den Kollektoranschlüssen abgenommen und an den Taktein gangsanschluß ck des D-Flip-Flops 300 gegeben.The built-in oscillator 8 has a functional amplifier 16 and oscillator transistors Q ₈ and Q ₉ as Oszillatorelemen te, a switching transistor Tr ₁ to change the time constant of the oscillator 8 , and a switching transistor Tr ₂ to the transistor Tr ₁ by that Turn off signal of the control circuit 13 (the transistor Tr ₁ is kept in the off state). The switchable inverter 12 has transistors Tr ₃- Tr Tr , Tr ₄- Tr ₇ and Tr ₅. The base connections of the transistors Tr ₆ and Tr ₇ receive the control signal from the control circuit 13 . The output signal of the inverter 12 is taken from the collector connections and given to the clock input connection ck of the D flip-flop 300 .

Wenn der photoelektrische Wandler 201 kein Signal von dem separaten Lichtquellenteil A′ erhält, gibt der Impulsformer 10 keinen Ausgangsimpuls ab, wie auf der rechten Hälfte der Wellenform 2 in Fig. 4 zu ersehen ist. In diesem Fall steht an dem oberen Ende des Kondensators C₁ in dem Oszillator 8 ei ne Spannung an, deren Verlauf eine einfache Lade-/Entlade-Kurve ist, die auf dem rechten Teil der Wellenform 3 gezeigt ist. Die Wellenformen der Ausgangsimpulse des Oszillators 8 sind bei 4 gezeigt, während die Ausgangssignale des Inverters 12 und des D-Flip-Flops 300 auf dem rechten Teil der Wellenfor men 5 und 6 gezeigt sind. In diesem Fall wird die Schwingungsfrequenz des eingebauten Oszillators 8 nicht auf die Frequenz des separaten Oszillators 8′ gezogen, und der Oszillator 8 schwingt mit seiner eigenen Frequenz mit bei spielsweise 2 kHz.If the photoelectric converter 201 receives no signal from the separate light source part A ' , the pulse shaper 10 does not emit an output pulse, as can be seen on the right half of the waveform 2 in FIG. 4. In this case, at the upper end of the capacitor C ₁ in the oscillator 8 egg ne voltage, the course of which is a simple charge / discharge curve, which is shown on the right part of the waveform 3 . The waveforms of the output pulses of the oscillator 8 are shown at 4 , while the outputs of the inverter 12 and the D flip-flop 300 are shown on the right part of the waveforms 5 and 6 . In this case, the oscillation frequency of the built-in oscillator 8 is not drawn to the frequency of the separate oscillator 8 ' , and the oscillator 8 oscillates at its own frequency with, for example, 2 kHz.

Wenn der photoelektrische Wandler 201 ein Lichtsignal von dem separaten Lichtquellenteil A′ erhält, gibt der Niveaudetek tor 10 Ausgangsimpulse ab, die die Frequenz des separaten Oszillators 8′, beispielsweise 2,8 kHz, haben, wie im linken Teil der Wellenform 2 von Fig. 4 gezeigt ist. In diesem Fall wird der Transistor Tr₁ durch das Impulssignal von dem Impulsformer 10 eingeschaltet. Daher ist während der Ein schaltzeitdauer eine Reihenschaltung des Innenwiderstandes des Transistors Tr₁ und des Widerstandes R₁ parallel zu dem Lade widerstand R₂ geschaltet, so daß die Ladezeitkonstante er heblich reduziert wird. Folglich erhält die Spannung an dem oberen Ende des Kondensators C₁ die bei 3 auf der linken Hälfte von Fig. 4 gezeigte Wellenform. Durch diese Änderung der Wellenform der Spannung an dem Kondensator C₁ gegenüber der Wellenform in dem Zustand, bei dem kein Licht im Signal M vorhanden ist und der auf der rechten Hälfte von Fig. 4 darge stellt ist, wird die Schwingungsfrequenz des Oszillators 8 zwangsweise auf die Schwingungsfrequenz (beispielsweise 2,8 kHz) des Oszillators 8′ gebracht. Auch die Vorderflanke oder die Anstiegszeit der Ausgangsimpulse des Oszillators 8 verschieben sich in ihrer Phase etwas nach vorne während der Zeit, in der das Lichtsignal empfangen wird. Folglich ist das Ausgangssignal des D-Flip-Flops 300, das dabei so ausgewählt ist, daß es bei der abfallenden Flanke getriggert wird, ein Ausgangssignal auf dem hohen Niveau, wie durch die Wellen form b auf der linken Seite von Fig. 4 gezeigt ist. Um diese Arbeitsweise zu erhalten, die im Zusammenhang mit Fig. 3 be schrieben wurde, ist es erforderlich, daß die Schwingungsfre quenz des eingebauten Oszillators 8 etwas tiefer als die des separaten Oszillators 8′ ist, da die zwangsweise Einstellung der Schwingungsfrequenz des eingebauten Oszillators 8 auf die Schwingungsfrequenz des separaten Oszillators 8′ es erfordert, daß die genannte Beziehung zwischen den Frequenzen besteht, d. h. daß der Oszillator, der zwangsweise angebunden wird, ei ne etwas geringere Frequenz hat. Experimente zeigen, daß die Unterschiede in den Frequenzen vorzugsweise zwischen 3 bis 20% liegen. Wenn die Frequenzdifferenz weniger als 3% be trägt, kann das Zusammenwirken der Oszillatoren aufgrund von Änderungen in den Arbeitsspannungen oder den Arbeitstempera turen in das Gegenteil umschlagen. Bei Frequenzdifferenzen von mehr als 20% ist es schwierig, die Frequenzmitnahme sta bil zu halten.When the photoelectric converter 201 receives a light signal from the separate light source part A ' , the level detector outputs 10 output pulses which have the frequency of the separate oscillator 8' , for example 2.8 kHz, as in the left part of the waveform 2 of Fig. 4 is shown. In this case, the transistor Tr ₁ is turned on by the pulse signal from the pulse shaper 10 . Therefore, a series connection of the internal resistance of the transistor Tr ₁ and the resistor R ₁ is connected in parallel with the charging resistor R ₂ during the switching period, so that the charging time constant is considerably reduced. Consequently, the voltage at the upper end of the capacitor C ₁ receives the waveform shown at 3 on the left half of FIG. 4. This change in the waveform of the voltage on the capacitor C ₁ compared to the waveform in the state in which there is no light in the signal M and which is on the right half of Fig. 4 Darge, the oscillation frequency of the oscillator 8 is forced to brought the oscillation frequency (for example 2.8 kHz) of the oscillator 8 ' . The leading edge or the rise time of the output pulses of the oscillator 8 also shift their phase somewhat forward during the time in which the light signal is received. Thus, the output of the D flip-flop 300 , which is selected to be triggered on the falling edge, is an output at the high level, as shown by waveform b on the left side of FIG. 4 . In order to obtain this mode of operation, which was described in connection with FIG. 3, it is necessary that the oscillation frequency of the built-in oscillator 8 is somewhat lower than that of the separate oscillator 8 ' , since the forced adjustment of the oscillation frequency of the built-in oscillator 8 on the oscillation frequency of the separate oscillator 8 ' it requires that the relationship between the frequencies mentioned, that is, that the oscillator, which is forcibly connected, has a slightly lower frequency. Experiments show that the differences in frequencies are preferably between 3 and 20%. If the frequency difference is less than 3%, the interaction of the oscillators can change due to changes in the working voltages or the working temperatures. With frequency differences of more than 20%, it is difficult to keep the frequency sweep stable.

Der Transistor Tr₂ ist mit seinem Kollektor an eine Diode D₁ angeschlossen und durch die Diode D₁ mit der Basis des Schalt transistors Tr₁ verbunden. Die Basis des Transistors Tr₂ ist mit der Steuerschaltung 13 verbunden.The transistor Tr ₂ is connected with its collector to a diode D ₁ and connected through the diode D ₁ to the base of the switching transistor Tr ₁. The base of the transistor Tr ₂ is connected to the control circuit 13 .

Wenn ein Signal mit hohem Niveau von der Steuerschaltung 13 auf die Basis des Transistors Tr₂ gegeben wird, wird der Transistor Tr₁ im ausgeschalteten Zustand gehalten, so daß die Frequenzmitnahme durch das Ausgangssignal des Impuls formers nicht erfolgt. Gleichzeitig wird der umschaltbare In verter 12 durch Empfang eines auf einem hohen Niveau befind lichen Ausgangssignales von der Steuerschaltung 13 auf die nicht-invertierende Betriebsweise geschaltet, so daß das Aus gangssignal des Oszillators 8 an den Taktimpulseingang ck ohne Inversion weitergegeben wird.If a high level signal is given by the control circuit 13 to the base of the transistor Tr ₂, the transistor Tr ₁ is kept in the off state, so that the frequency sweep is not effected by the output signal of the pulse former. At the same time, the switchable in verter 12 is switched by receiving a high-level output signal from the control circuit 13 to the non-inverting mode of operation, so that the output signal from the oscillator 8 is passed to the clock pulse input ck without inversion.

Die Spannungsdetektorschaltung 14 (Fig. 3) weist eine Kon stantspannungsdiode (Zener-Diode) ZD und einen Transistor Tr₁₁ auf und erzeugt ein Ausgangssignal, wenn die Spannung V _cc der Stromquelle eine vorgegebene, stabile Spannung erreicht. Das Ausgangssignal der Konstantspannungsschaltung 14 wird an die Ausgangsschaltung 5 weitergegeben, die als Torschaltung aus gebildet ist und verhindert, daß das Ausgangssignal des Ver gleichers 11 zu dem Ausgangsanschluß 51 weitergeleitet wird, so daß eine Fehlfunktion in der anfänglichen Phase beim Ein schalten der Einrichtung eliminiert wird.The voltage detector circuit 14 ( Fig. 3) has a constant voltage diode (Zener diode) ZD and a transistor Tr ₁₁ and generates an output signal when the voltage V _{cc of} the current source reaches a predetermined, stable voltage. The output signal of the constant voltage circuit 14 is passed to the output circuit 5 , which is formed as a gate circuit and prevents the output signal of the comparator 11 from being forwarded to the output terminal 51 , so that a malfunction in the initial phase when the device is switched on is eliminated .

Die Lade-/Entlade-Schaltung 15 dient wahlweise dazu, die La dung des Kondensators in der Integrationsschaltung 4 schnell zu laden oder zu entladen. Die Schaltung 15 weist Transisto ren Tr₁₂, Tr₁₄, Tr₁₆ und Tr₁₅ und eine Diode D₁₆ auf. Diese Schaltung erhält Steuersignale Q₁, Q₁ von der Steuerschaltung 13. Wenn die Steuersignale Q₁,′Q₁ auf einem hohen Niveau sind, arbeitet die Schaltung 15 im Sinne einer schnellen Aufladung. Wenn die Steuersignale Q₁, Q₁ auf einem niedrigen Niveau sind, arbeitet die Schaltung 15 im Sinne einer schnellen Entladung. Der erstere Fall ist für die Benutzungsart der Einrichtung vorgesehen, wie sie in Fig. 1a angedeutet ist, und der letztere Fall ist für die Benutzungsarten vorgesehen, die in den Fig. 1b und 1c gezeigt sind.The charge / discharge circuit 15 optionally serves to quickly charge or discharge the charge of the capacitor in the integration circuit 4 . The circuit 15 has Transisto ren Tr ₁₂, Tr ₁₄, Tr ₁₆ and Tr ₁₅ and a diode D ₁₆. This circuit receives control signals Q ₁, Q ₁ from the control circuit 13th If the control signals Q ₁, ' Q ₁ are at a high level, the circuit 15 operates in the sense of rapid charging. If the control signals Q ₁, Q ₁ are at a low level, the circuit 15 operates in the sense of a fast discharge. The former case is for the type of use of the device as indicated in Fig. 1a, and the latter case is for the types of use shown in Figs. 1b and 1c.

Die Steuerschaltung 13 dient zur Erzeugung von Steuersignalen, die an den umschaltbaren Inverter 12, den Oszillator 8 und die Lade-/Entlade-Schaltung 15 abgegeben werden. Die Steuerschal tung 13 ist in der in Fig. 5 gezeigten Weise aufgebaut. Die Steuerschaltung weist drei Transistoren Tr₄₁, Tr₄₂ und Tr₄₃ sowie mehrere Dioden und Widerstände auf. An den Kollektoren der Transistoren Tr₄₂ und Tr₄₃ stehen die Steuersignale Q₁ und Q₁ für die Lade-/Entlade-Schaltung 15 an. An dem Kollek tor des Transistors Tr₄₁ steht das Steuersignal Q₂ für den Oszillator 8 und den Inverter 12 an. Die Ausgangssignale die ser Steuerschaltung werden je nach den drei Zuständen an dem Eingangsanschluß S geändert. Die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 5 wird nun für drei Fälle beschrieben:The control circuit 13 serves to generate control signals which are output to the switchable inverter 12 , the oscillator 8 and the charge / discharge circuit 15 . The control circuit 13 is constructed in the manner shown in FIG. 5. The control circuit has three transistors Tr ₄₁, Tr ₄₂ and Tr ₄₃ and several diodes and resistors. At the collectors of the transistors Tr ₄₂ and Tr ₄₃ are the control signals Q ₁ and Q ₁ for the charge / discharge circuit 15 . At the collector gate of the transistor Tr ₄₁ is the control signal Q ₂ for the oscillator 8 and the inverter 12 . The output signals of this control circuit are changed depending on the three states at the input terminal S. The operation of the circuit of Fig. 5 will now be described for three cases:

i) When the input terminal S is at a high level, both transistors Tr ₄₂ and Tr ₄₃ are turned on, and the transistor Tr ₄₁ is turned off. Therefore, the output control signals Q ₁, Q ₁, Q ₂ are at a low level.
ii) If the input terminal S is left open, both transistors Tr ₄₂ and Tr ₄₃ are turned on, so that the output control signals Q ₁, Q ₁ go to a low level, and the output control signal Q ₂ goes to a high Ni level.
iii) If the input terminal S is brought to a low level, both transistors Tr ₄₂ and Tr ₄₃ are switched off, so that the output control signals Q ₁, Q ₁ are brought to a high level. Furthermore, the transistor Tr ₄₁ is turned on, so that the output control signal Q ₂ comes to a high level.

In bezug auf den Zustand an dem Eingangsanschluß S ist die ge samte Arbeitsweise des Oszillators 8, des Inverters 12 und der Lade-/Entlade-Schaltung 15 wie folgt:With respect to the state at the input terminal S , the entire operation of the oscillator 8 , the inverter 12 and the charge / discharge circuit 15 is as follows:

i) If the input port S is set to a high level, the following applies:
Both control signals Q ₁ and Q ₂ go to a low level. Since the output control signal Q ₂ is at a low level, the oscillator 8 is switched to the mode of operation in which the oscillation frequency of the separate oscillator 8 'is taken along, the oscillator 8 receiving the output signal from the pulse shaper 10 . The inverter 12 inverts the output signal of the oscillator 8 and passes it on to the D flip-flop 300 as a clock pulse.
Since the output control signal Q ₁ is at a low level, the charge / discharge circuit 15 acts in such a way that the capacitor of the integration circuit 4 is quickly charged in the initial stage after the power source of the device has been switched on, so that the device as Photoelectric switch with separate arrangement of light source part and light receiving part can work.
ii) If the input port S is open:
When the input terminal S is open, the control signal Q ₁ is at a low level and the control signal Q ₂ is at a high level. When the control signal Q ₁ is at a low level, the capacitor of the integration circuit 12 is quickly charged in the initial stage after switching on the power source.
If the control signal Q ₂ is at a high level, the oscillator 8 is switched to the mode of operation, in which no entrainment with the oscillation frequency of the separa th oscillator 8 ' takes place, and the device works so that the input modulated signal by the synchronized detector function is detected using the frequency of the built-in oscillator 8 . Further, when the control signal O ₂ is at a high level, the inverter 12 stops the inverter operation and outputs the oscillation signal of the oscillator 8 to the D flip-flop 300 without inversion.
Consequently, the device operates in the mode of operation shown in Fig. 1b.
iii) If the input port S is set to a low level, the following applies:
Both control signals O ₁ and Q ₂ go to a high level. When the control signal Q ₁ is at a high level, the charge / discharge circuit 15 acts to rapidly discharge the capacitor of the integrating circuit in the initial stage after the power source is turned on, so that the device is set to be operates in the operating mode shown in FIG. 1c.
If the control signal Q ₂ is at a high level, who the oscillator 8 and the inverter 12 set so that the synchronized detector operation is achieved.
In this case, the device therefore operates in the operating mode shown in FIG. 1c.

Für die Lade-/Entlade-Schaltung 15 gilt folgendes:The following applies to the charge / discharge circuit 15 :

a) When the control signal Q ₁ is at a low level, and when the constant voltage circuit 14 emits a signal at a high level, the capacitor in the integration circuit by the high-sensitivity signal via the transistors Tr ₁₄ and Tr ₁₂ quickly charged because the transistor Tr ₁₅ is turned off.
b) When the control signal Q ₁ is at a high level, and when the constant voltage circuit 14 outputs a signal at a high level, the charge on the capacitor in the integrating circuit is quickly discharged by the transistors Tr ₁₆ and Tr ₁, since the Transistor Tr ₁₂ is turned off. Through this operation of the circuits 14 , 15 , 4 and 5 described above, undesired output signals or error signals are suppressed in the output circuit until the voltage determined by the circuit 14 becomes stable.

Die Hauptteile der oben beschriebenen Schaltung werden als IC hergestellt, das Anschlüs se zum Anschließen des ersten Lichtquellenteils 1, der Licht empfängerschaltung 2, der Ausgangsschaltung 5, der positiven und negativen Stromquellenanschlüsse, des Steuersignal-Ein gangsanschlusses S und zugehöriger Komponenten aufweist.The main parts of the circuit described above are manufactured as an IC, which has connections for connecting the first light source part 1 , the light receiver circuit 2 , the output circuit 5 , the positive and negative current source connections, the control signal input connection S and associated components.

Fig. 6 zeigt ein anderes Beispiel für den eingebauten Oszilla tor 8, wobei ein Ausgangssignal an dem Impulsformer 10 dadurch erzeugt wird, daß der Zeitgeber-Kondensator C₂ schnell entla den wird, wobei die Synchronisation dieses Oszillators 8 auf das Ausgangssignal des Impulsformers 10 durchgeführt wird. Fig. 7 zeigt die Wellenformen in verschiedenen Teilen der Schaltung von Fig. 4. Fig. 6 shows another example of the built-in oscillator 8 , wherein an output signal on the pulse shaper 10 is generated by the fact that the timer capacitor C ₂ is quickly discharged, the synchronization of this oscillator 8 being carried out on the output signal of the pulse shaper 10 becomes. FIG. 7 shows the waveforms in different parts of the circuit of FIG. 4.

Wenn kein Licht-Eingangssignal vorhanden ist, hat die Span nung an dem oberen Ende des Zeitgeberkondensators C₂ von Fig. 6 die in Fig. 7a gezeigte Wellenform, so daß als Ausgangs signal des Impulsformers 10 die in Fig. 7b gezeigte Wellenform erzeugt wird.If there is no light input signal, the voltage at the upper end of the timing capacitor C ₂ of Fig. 6 has the waveform shown in Fig. 7a, so that the waveform shown in Fig. 7b is generated as the output signal of the pulse shaper 10 .

Wenn ein Licht-Eingangssignal vorhanden ist, bewirkt das in Fig. 7c gezeigte Ausgangssignal des Impulsformers 10 eine schnelle Entladung des Zeitgeberkondensators C₂ von Fig. 6. Da her hat die Spannung an dem oberen Ende des Zeitgeberkondensa tors C₂ die in Fig. 7d gezeigte Wellenform, so daß das Aus gangssignal des eingebauten Oszillators, d. h. das Ausgangs signal des Operationsverstärkers 16, die in Fig. 7e gezeig te Wellenform erhält. In diesem Fall kann der umschaltbare In verter identisch so ausgeführt sein, wie oben beschrieben wurde. If a light input signal is present, the output signal of the pulse shaper 10 shown in Fig. 7c causes a rapid discharge of the timer capacitor C ₂ of Fig. 6. Since the voltage at the upper end of the timer capacitor C ₂ has that in Fig. 7d Shown waveform, so that the output signal from the built-in oscillator, ie the output signal of the operational amplifier 16 , the te shown in Fig. 7e receives waveform. In this case, the switchable inverter can be configured identically as described above.

Da das D-Flip-Flop 300 so geschaltet ist, daß es eine Daten eingabe auf der Basis des Lichtsignales und Taktsignale auf der Basis der Schwingungen des eingebauten Oszillators 8 er hält, liest das D-Flip-Flop 300 das Datensignal synchron mit der Schwingung des eingebauten Oszillators 8 ein, wobei die Frequenz dieser Schwingungen mit der des Eingangs-Lichtsignales mitgenommen wird. Selbst bei der Betriebsweise, die in Fig. 1a gezeigt ist, erhält das D-Flip-Flop 300 die Taktimpulse von dem Oszillator 8, so daß eine unerwünschte Störung durch Streu licht eliminiert wird.Since the D flip-flop 300 is connected so that it receives data input based on the light signal and clock signals based on the vibrations of the built-in oscillator 8 , the D flip-flop 300 reads the data signal in synchronism with the vibration of the built-in oscillator 8 , the frequency of these vibrations being carried along with that of the input light signal. Even in the operation shown in Fig. 1a, the D flip-flop 300 receives the clock pulses from the oscillator 8 , so that an undesirable interference by stray light is eliminated.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist für alle drei Betriebs arten verwendbar, die in den Fig. 1a, 1b und 1c gezeigt sind, indem man das Signal an dem Eingangsanschluß S ent sprechend wählt. Des weiteren wird eine Fehlfunktion der Ein richtung im anfänglichen Stadium nach Einschalten der Strom quelle verhindert, und zwar unabhängig von der Wahl einer der drei erwähnten Betriebsweisen. Dies wird durch die Lade-/Ent lade-Schaltung erreicht, die ebenfalls durch das Signal an dem Eingangsanschluß S gesteuert wird.The device according to the invention can be used for all three operating modes, which are shown in FIGS. 1a, 1b and 1c, by selecting the signal at the input terminal S accordingly. Furthermore, malfunction of the device is prevented in the initial stage after the power source is turned on, regardless of the choice of one of the three modes of operation mentioned. This is achieved by the charge / discharge circuit, which is also controlled by the signal at the input terminal S.

Claims

1. Photoelectric switching device for detecting an object in the radiation path between a light source and a photoelectric converter with a light source part ( A ) with a first oscillator ( 8 ) and a light source circuit ( 1 ) which can be controlled by the output part of the oscillator ( 8 ) is, the light source ( 101 ) when receiving the signal from the light source circuit ( 1 ) emits light, and with a light receiver part ( B ) with the photoelectric converter ( 201 ) to convert the incident light signal into an electrical signal, and a signal processing part ( E ) with a pulse shaper to process input data based on the converted electrical signal, and with an auxiliary part ( C ) for controlling and synchronizing the operation of the light source part ( A ) and the light receiver part ( B ), characterized in that the light source circuit ( 1 ) and the light source ( 101 ) from the light source part ( A) designed to be removable and thereby 'are) such ver bindable that the frequency of the first oscillator (8) with the aid of the output signals of the pulse shaper (10) of the jenigen further oscillator (8', moreover, with a further oscillator (8) is angleichbar, and that the pulse shaper ( 10 ) is followed by a D flip-flop ( 300 ), into which the input data based on the electrical signal are used by an output signal of the first oscillator ( 8 ) which is supplied as a clock signal and is supplied via a switchable inverter ( 12 ) ) can be saved.

2. Switching device according to claim 1, further characterized by a further light source part ( A ' ), formed by the wide ren oscillator ( 8' ), the removable light source circuit ( 1 ' ) and the removable light source ( 101' ), the further oscillator ( 8 ' ) has a slightly higher oscillation frequency than the Os zillator ( 8 ), and wherein the first oscillator ( 8 ) contains a synchronization signal in order to synchronize it with the wider oscillator.

3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that the switchable inverter ( 12 ) optionally switches the polarity of the clock pulses which are given to the D flip-flop ( 300 ), so that the chronological sequence of the reading process by the D flip-flop ( 300 ) is switched over, with an output being specified, either

i) each time the clock pulse drops when the photoelectric converter receives the light emitted from the built-in light source part ( A ),
ii) on every rising edge of the clock pulse when the photoelectric converter receives the light from the separate light source part ( A ' ).

4. Switching device according to claim 1 or 2, characterized records that the main parts of the circuit as IC construction parts are trained.

5. Switching device according to claim 3, characterized in that the auxiliary part ( C ) has a control circuit ( 13 ) to switch the operation of the IC components by emitting a selection signal.

6. Switching device according to claim 1, further characterized by a voltage detector circuit ( 14 ) which determines whether the voltage of a DC source for supplying the electrical circuit of at least the light receiver part from an initial transition to stand after switching on the power source in a steady state has passed through a gate circuit ( 5 ) to control the delivery of the output signal of the signal processing part ( E ) to the output terminal ( 51 ) as a function of the output of the voltage detector circuit ( 14 ), the control being carried out in this way, that the output of the output signal is blocked until the steady state has occurred, by an integration circuit ( 4 ) with a timer capacitor to integrate the output signal of the signal processing circuit, and by a charge / discharge circuit ( 15 ) to the Timer capacitor of the integration circuit ( 4 ) during the Period of the transitional state to load or unload quickly.

7. Switching device according to claim 6, characterized in that the charge / discharge circuit ( 15 ) in its operating mode by a control signal of the auxiliary part ( C ) is switched so that it assumes the following operating modes:

i) for the application of the device with a separate arrangement of light source and light receiver part ( Fig. 1a) and for the application of the device with a combined light source and light receiver part and Re reflector ( Fig. 1b) is a quick charge by the loading / unloading Circuit performed, and
ii) when using the device with a combined arrangement of the light source and the light receiver part and reflection of the object to be detected ( Fig. 1c), the charge / discharge circuit ( 15 ) performs a rapid discharge.