DE3123829C2 - Photoelektrischer Schalter - Google Patents

Abstract

Photoelektrischer Schalter mit einer photoelektrischen Nachweiseinrichtung (1, 2), einer unabhängig von der Nachweiseinrichtung angeordneten Schaltungseinrichtung (3) und einer die Nachweiseinrichtung und die Schaltungseinrichtung verbindenden Kabeleinrichtung, wobei in der photoelektrischen Schaltungseinrichtung eine Parallelschaltung aus einer Lichtemissions-Photodiode (4) und einer mit entgegengesetzter Polarität angeschlossenen Anzeige-Photodiode vorgesehen ist und die Parallelschaltung mit einer in der Schaltungseinrichtung enthaltenen Impulsoszillatorschaltung über ein Paar von Leitungen verbunden ist und ein Impulsstrom einer bestimmten Polarität von der Impulsoszillatorschaltung auf die Parallelschaltung zur Betätigung allein der Lichtemissions-Photodiode gegeben wird und wobei in der Schaltungseinrichtung eine Anzeigeschaltung vorgesehen ist, welche ansprechend auf ein in der Schaltungseinrichtung gewonnenes Nachweisausgangssignal derart arbeitet, daß durch die beiden Leitungen ein Impulsstrom mit zum erstgenannten Impulsstrom entgegengesetzter Polarität zur Betätigung der Anzeige-Photodiode in die Parallelschaltung in einer Phase fließt, wo der erstgenannte Impulsstrom nicht vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Schalter mit einer photoelektrischen Nachweiseinrichtung, einer räumlich getrennt von der Nachweiseinrichtung angeordneten Schaltungseinrichtung und einer die Nachweiseinrichtung mit der Schaltungseinrichtung verbindenden Kabeleinrichtung, wobei in der Nachweiseinrichtung eine Lichtemissions-Photodiode und eine Anzeige-Photodiode "orgesehen sind und die Lichtemissions-Photodiode mit einer in der Schaltungseinrichtung vorhandenen, die Lichtemissions-Photodiode impulsförmig ansteuernden Impulsoszillatorschaltung und die Anzeigephotodiode mit einer ebenfalls in der Schaltungseinrichtung vorhandenen Anzeigeschaltung verbunden ist.

Bei einem bekannten photoelektrischen Schalter dieser Art sind zur Verbindung der Lichtemissions-Photodiode einerseits und des Empfängerteils in der Nachweiseinrichtung andererseits mit der an anderer Stelle angeordneten Schaltungseinrichtung einschließlich der Rückleitungen jeweils zwei Leitungen, insgesamt also vier Leitungen vorgesehen. Allenfalls können bei einem in Reflexion arbeitenden photoelektrischen Schalter, wo Sende- und Empfangsteil der Nachweiseinrichtung integriert sein können, die Rückleitungen zusammengelegt und eine Leitung damit eingespart werden.
Für die in der Nachweiseinrichtung vorhandene Anzeigephotodiode, die zur Justierung der optischen Achse des Systems oder für eine Überwachung des Arbeitens des Schalters von Vorteil ist, sind zwei weitere Leitungen vorhanden, von denen wiederum mindestens eine notwendig ist.

Die daraus entstehenden Schwierigkeiten und Nachteile ergeben sich gut aus F i g. 1 der Zeichnung, welche einen solchen bekannten photoelektrischen Schalter zeigt.
Gemäß dem Blockschaltbild der F i g. 1 umfaßt dieser herkömmliche Schalter eine Lichteinstrahlvorrichtung 1, eine Lichtempfängervorrichtung 2, eine Schaitungsvorrichtung 3, eine Lichtemissions-Photodiode 4, eine Anzeige-Photodiode 5, ein Lichtempfängerelement 6, etwa einen Phototransistor, Linsen 7 und 8, eine Lichtempfängerschaltung 9, eine Wechselspannungsverstärkerschaltung 10, eine Nachweisschaltung 11, ein Schaltglied 12, ein Ausgangsrelais 13, eine Impulsoszillatorschaltung 14, eine Anzeigeschaltung 15, eine Konstantspannungsschaltung 16 und eine Spannungsversorgungsschaltung 17. Bei diesem herkömmlichen Schalter sind für die in der Lichteinstrahlvorrichtung 1 vorgesehene Anzeige-Photodiode, zwei zusätzliche Leitungen zu ihrer Verbindung mit den Ausgangsanschlüssen 14a und i5b der Anzeigeschaltung vorgesehen. Es gehen also Kabelverbindungen an sechs Stellen, das heißt den Eingängen 9a, 96 der Lichtempfängerschaltung 9, den Ausgängen 14a, 14i> der Impulsosziliatorschaltung 14 und den Ausgängen 15a, 156 der Anzeigeschaltung 15 ab. Durch Zusammenlegung der Rückleitungen läßt sich die Anzahl dieser Leitungen auf fünf, bei integriertem Sende- und Empfangsteil der Nachweiseinrichtung maximal auf vier reduzieren (gegenüber mindestens drei bei einer Ausführungsform ohne Anzeige-Photodiode).
Die erhöhte Anzahl von Verbindungsleitungen erhöht natürlich auch die Gefahr elektrischer Fehlverbindungen sowie den Verdrahtungsaufwand. Überdies ist eine solche räumlich getrennte Anordnung von Nachweiseinrichtung und Schaltungsvorrichtung in der Absicht gewählt, zur Miniaturisierung des Schalters dadurch beizutragen, daß die photoelektrische Nachweiseinrichtung nur aus Lichtemissions-Photodiode, Lichtempfängerelement und einer Optik besteht. Die erhöhte Anzahl von Leitungen, die angeschlossen werden müssen, führt aber zu einem erhöhten Durchmesser des Kabels, was dem Zweck der Trennung von Nachweiseinrichtung und Schaltungsvorrichtung zuwiderläuft.

Bekannt (DE-OS 28 24 311) ist ferner eine photoelektrische Schalteinrichtung zum Nachweis eines Objekts innerhalb eines von einer Lichtquelle in Form einer Leuchtdiode ausgehenden Strahlenpfads mit einem die Leuchtdiode impulsförmig ansteuernden Oszillator, einem photoelektrischen Wandler zum Erfassen von durch das Objekt innerhalb des Strahlenpfads beeinflußtem Licht, mit einer dem photoelektrischen Wandler nachgeordneten Nachweisschaltung einschließlich eines Schaltglieds sowie mit einer bauchlich mit der Leuchtdiode vereinigten Hilfslichtquelle zum Signalisieren der korrekten geometrischen Lage der Leuchtdiode, des

photoelektrischen Wandlers bzw. des Strahlenpfads. Auch bei dieser bekannten Anordnung wird die. Hilfslichtquelle über eine eigene und damit zusätzliche Zuleitung bedient

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines photoelektrischen Schalters, bei welchem ein Impulsstrom zum Intätigkeitsetzen der Anzeige-Photodiode über eine für die Lichtemissions-Photodiode vorgesehene Leitung fließt, um auf diese Weise trotz vorhandener Anzeige-Photodiode an der Nachweiseinrichtung die Anzahl der Zuleitungen gegenüber einem photoelektrischen Schalter, bei welchem eine solche Anzeige-Photodiode nicht vorhanden ist nicht zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen photoelektrischen Schalter, wie er in Anspruch 1 gekennzeichnet ist

Eine vorteilhafte Ausgestaltung desselben ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Äusführungsformen der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der Zeichnung besch.ieben. Auf dieser ist

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen photoelektrischen Schalters,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 4 ein Beispiel der Anzeigeschaltung gemäß der Erfindung,

F i g. 4 ein weiteres Beispiel für die gleiche Schaltung,

F i g. 5 ein Wellenformdiagramm, das die Signalwellenformen als Funktion der Zeit an den Punkten e bis 1 der F i g. 2 zeigt.

Gemäß F i g. 2 liegt eine Lichtemissions-Photodiode 4 in Parallelschaltung mit einer Anzeige-Photodiode 5 entgegengesetzter Polarität und diese Parallelschaltung ist mit Ausgängen 14a, 146 einer Impulsoszillatorschaltung 14 über ein Leitungspaar verbunden. Um diese beiden Leitungen auch für einen Impulsstrom von einer Anzeigeschaltung 15 verfügbar zu machen, ist der Ausgang der Anzeigeschaltung 15 mit den Anschlüssen 14a, 146 verbunden. Ferner bezeichnet in F i g. 2 18 ein nachzuweisendes Objekt, während andere Bezugszeichen gleiche Teile wie in Fig. 1 bezeichnen und daher hier nicht nochmals erläutert werden.

Der Impulsstrom von der Anzeigeschaltung 15 ist von entgegengesetzter Polarität zum Impulsstrom von der Impulsoszillatorschaltung 14. Daher ist die Anzeige-Schaltung entweder gemäß F i g. 3 oder gemäß F i g. 4 aufgebaut.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Aufbau wird durch Erzeugung eines Impulsausgangssignals an der Impuls-Oszillatorschaltung 14 ein Transistor 141 der Schaltung 14 durchgeschaltet, so daß, wie mit der gestrichelten Linie a angedeutet, ein elektrischer Strom längs des Weges Widerstand 156, Anschluß 14a, Lichteinissions-Photodiode und Anschluß 146 fließt und damit bewirkt, daß die Lichtemissions-Photodiode 4 Lichtimpulse erzeugt. Das Nachweisausgangssignal /eines Schaltglieds 12 (F i g. 2) wird durch ein Impulsausgangssignal der Impulsoszillatorschaltung 14 in einer NICHT-ODER-Schaltung in einer solchen Weise getort, daß, wenn das Nachweisausgangssignal / »L« (tief) ist, ein Transistor 154 nur in der Phase durchgeschaltet ist, wo kein Impulsausgangssignal vorhanden ist; dann fließt Strom in dem Weg Anschluß 146, Anzeige-Photodiode 5, Anschluß 14a, Widerstand 156, Widerstand 155, transistor 154, wie mit durchgehenden Linien angedeutet, was bewirkt, daß die Anzeige-Photodiode 5 Lichtimpulse aussendet.

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Das Arbeiten der Einrichtung der F i g. 2 wird nun mittels des Zeitdiagramms der F i g. 5 erläutert. Wenn das nachzuweisende Objekt 18, wie bei e angedeutet, von fo — U nicht vorhanden ist, fällt von der Lichteinstrahleinheit 1 kommendes Impulslicht auf die Lichtempfängereinheit 2, so daß diese ein Impulslichtempfangssignal, wie es bei / angegeben ist erzeugt, das durch die Lichtempfängerschaltung 9 und die Wechselspannungsverstärkerschaltung 10 zu dem bei ^in F i g. 5 gezeigten Signal verarbeitet wird. Dieses Signal wird durch die Nachweisschaltung 11 nachgewiesen, die ein Gleichspannungs-Nachweisausgangssignal h erzeugt. Wenn das Objekt 18 das von der Lichteinstrahleinheit 1 kommende Impulslicht von U — fe unterbricht, fehlen das Lichtempfangssignal / und das Verstärkungsausgangssignal g, so daß das Nachweisausgangssignal unter den Betriebspegel abfällt. Dadurch erhält man das Nachweisausgangssignal /. Anders ausgedrückt heißt dies, daß das Signal der Nachweisschaltung /»//«(hoch) ist, wenn das Objekt 18 vorhanden ist, und »L« (tief), wenn dieses fehlt. Die Zeitkonstante der Nachweisschaltung 11 ist dafür verantwortlich, daß das Nachweisausgangssignal / zu einem Zeitpunkt ti »L« wird, der gegenüber dem Zeitpunkt i2, zu dem das Objekt 18 verschwindet, verzögert ist.

Wenn das Ausgangssignal / »L« ist, fließt ein Impulsstrom mit zum Impulsstrom der Impulsoszillatorschaltung 14 entgegengesetzter Polarität von der Anzeigeschaltung 15 zur Lichteinstrahleinheit 1 in der Phase, wo der Impulsstrom der Impulsoszillatorschaltung 14 nicht vorliegt. Daher wird in der Schaltung der F i g. 3 und F i g. 4 der Transistor 154 bei auf »L« befindlichem Nachweisausgangssignal / nur durchgeschaltet, wenn der andere Eingang der NICHT-ODER-Schaltung 151 »L« ist, so daß der Transistor 154 nur dann in den durchgeschalteten Zustand geht, wenn das Ausgangssignal der Impulsoszillatorschaltung 14 »L« ist. Wenn also das Ausgangssignal der Impulsosziliatorschaltung 14 »H« ist, fließt ein Impulsstrom in der die Lichtemissions-Photodiode 4 in Tätigkeit setzenden Richtung, so daß die Photodiode 4 Lichtimpulse (F i g. 5, k) erzeugt, während umgekehrt, wenn das Ausgangssignal der Schaltung 14 »L« ist, ein entgegengesetzter Impulsstrom (F i g. 5, j) fließt, der die Anzeige-Photodiode 5 (F i g. 5,1) in Tätigkeit setzt. Wenn das Nachweisausgangssignal i »H« ist, ist die NICHT-ODER-Schaltung 151 unveränderlich »L« und der Transistor 154 im Sperrzustand, unabhängig davon, ob das Ausgangssignal der Impulsoszillator-

schaltung 14 »//«oder »L«ist, so daß der Impuls nur zur Lichtemissions-Photodiode 4 fließt (F i g. 5,/ k, I).

Daher geht bei dieser Ausführungsform die Anzeige-Photodiode 5 bei Nachweis des Objekts 18 in den AUS-Zustand und ist im EIN-Zustand, wenn das Objekt 18 nicht festgestellt wird.

Aus vorstehender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist ersichtlich, daß die eingangs erwähnten Nachteile einer erhöhten Anzahl von die photoelektrische Nachweiseinrichtung mit der Schaltungseinrichlung verbindenden Leitungen vollständig vermieden ist, weil der photoelektrische Schalter gemäß der Erfindung so geartet ist, daß ein Impulsstrom für die Anzeige-Photodiode über die beiden Leitungen fließt, die in erster Linie für den Impulsstrom zur Lichtemissions-Photodiode bestimmt sind. Ferner läßt sich eine Vereinfachung der Schaltung dadurch erreichen, daß ein Kondensator vorgesehen wird, der über einen Impulsstrom für die Lichtemissions-Photodiode geladen werden kann, und indem bewirkt wird, daß der Entladestrom des Kondensators in einer umgekehrten Richtung fließt, so daß die Anzeige-Photodiode selektiv eingeschaltet wird, wobei eine einzige Spannungsquelle anstelle zweier Spannungsquellen, nämlich einer positiven und einer negativen Spannungsquelle, ausreichend ist

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

Patentansprüche:

1. Photoelektrischer Schalter mit einer photoelektrischen Nachweiseinrichtung (1, 2), einer räumlich getrennt von der Nachweiseinrichtung angeordneten Schaltungseinrichtung (3) und einer die Nachweiseinrichtung mit der Schaltungseinrichtung verbindenden Kabeleinrichtung, wobei in der Nachweiseinrichtung eine Lichtemissions-Photodiode (4) und eine Anzeige-Photodiode (5) vorgesehen sind und die Lichtemissions-Photodiode mit einer in der Schaltungseinrichtung vorhandenen, die Lichtemissions-Photodiode impulsförmig ansteuernden Impulsoszillatorschaltung (14) und die Anzeige-Photodiode mit einer ebenfalls in der Schakungseinrichtung vorhandenen Anzeigeschaltung (15) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemissions-Photodiode (4) und die Anzeige-Photodiode (5) in Antiparallelschaltung über ein gemeinsames Leitungspaar mit der Impuisosziilatorschaltung (14) und der Anzeigeschaltung (15) verbunden sind, daß ein Impulsstrom einer einzigen Polarität von der Impulsoszillatorschaltung auf die Antiparallelschaltung der Photodioden gegeben wird und daß die Anzeigeschaltung ansprechend auf ein in der Schaltungssinrichtung gewonnenes Nachweisausgangssignal derart arbeitet, daß durch das Leitungspaar ein Impulsstrom mit zum Impulsstrom des Impulsoszillators entgegengesetzter Polarität in einer Phase fließt, in der der Impulsstrom des Impulsoszillators nicht vorhanden ist.

2. Photoelektrischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeschaltung (15) einen Kondensator (159), der über den Impulsstrom der Impulsoszillatorschaltung (14) aufgeladen wird, eine Torschaltung (151) zum Toren des in der Schaltungseinrichtung gewonnenen Nachweisausgangssignals mit dem Ausgar.gssignal der Impulsoszillatorschaltung und ein Schaltelement, welches entsprechend dem Ausgangssignal der Torschaltung aus- und einschaltet und einen Entladestrom für den Kondensator als den Impulsstrom mit der zum Impulsstrom des Impulsoszillators entgegengesetzten Polarität in der Phase, in der der Impulsstrom des Impulsoszillators nicht vorhanden ist, bew^kt, umfaßt.