DE3140865A1 - Schaltungsanordnung fuer gepulste reflexionslichtschranken - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für gepulste
• Reflexionslichtschranken und Näherungsschålter rwi s1e in industriellen Steuerungen, automatischen Türöffnern bzw.Türsicherungen sowie im sanitären Bereich für berürungslose Wasserhahn- oder Handtrockner-Bedienung verwendet wird.
• Bei den bisher bekannten Reflexionslichtschranken und Infrarot-Näherungsfühlern muß ein hoher Schaltungsaufwand für eine den praktischen Erfordernissen genügende Empfindlichkeit inkauf genommen werden insbesondere dann, wenn bei einem großen Reflektorabstand die Wirkung von Fremdlicht-Einstreuungen unterdrückt werden soll und die hohe Impuls-Belastbarkeit der Infrarot-Leuchtdioden durch Vergrößerung des Tastverhältnisses bei gleichzeitiger Steigerung des Laststroms ausgenutzt werden soll. Hierbei zeigt sich das Problem,daß die Fotodiode während der Impuls-Pause kapazitiv Fotospannung speichert und zwar sowohl die aus dem Lichtimpuls resultierende als auch solche durch Fremdlicht erzeugte Spannungen. Durch Herabsetzung der Verstärker-Eingangs impedanz wird einerseits eine gewisse Zwischenentladung der Foto diode erreicht andererseits jedoch auch die Empfindlichkeit für das Lichtsignal geschwächt. Eine weitere Empfindlichkeits-Steigerung des Verstärkers wiederum führt zu Stabilitätsproblemen.
• Die vorliegende Erfindung,welche sich auf eine Schaltungsan ordnung der vorgenannten Art bezieht,liegt die Aufgabe zugrunde,unter Beibehaltung einer hohen Verstärker-Eingangsimpedanz und damit verbunden einer hohen Anfangs-Empfindlichkeit die Nachteile des kapazitiven Speichereffekts auszuschalten und somit eine weitere Steigerung des Tastverhältnisses zugunsten kürzerer und stärkerer Lichtimpulse mit dem Erfolg eines verbesserten Störlichtabstandes zu ermöglichen.Dies wird durch die periodische Entladung der Fotodioden-Sperrschichtkapazität mittels eines impulsgesteuerten Stromschalters in Form eines Transmissionsgatters oder Transistors erreicht,die jeweils vor dem Meßintervall erfolgt,das sich mit der Dauer des Lichtimpulses deckt.
• Gemäß Anspruch 2 erlaubt dieses Prinzip auch eine völlige Kompensation des Fremdlichteinflusses auf das Spannungsresultat des Meßintervalls,indem eine gleichartige Sequenz wie oben beschrieben jedoch ohne den entsprechenden Lichtimpus eingefügt wird und die aus diesem Zeitfenster resultierende Fremdlichtspannung als Referenzspannung am Bezugseingang eines Spannungskomparators in einem Kondensator abgespeichert wird.
• Die Erfindung sowie deren Weiterbildungen werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
• Es zeigt Figur 1 im Funktionsschaltbild den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Anspruch 1, Figur 2 im Funktionsschaltbild den Aufbau eines Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Anspruch 2 Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugt ein Taktgenerator TG das Impulssignal T1 für den Stromschalter SL der Leuchtdiode LD. Ein inverses Impulssignal T2 steuert den Entladeschalter SF der Fotodiode FD am positiven Eingang des Kompararors K. Am negativen Eingang von K liegt die Referezspannung,die zwischen den Spannungsteiler-Widerständen R1 und R2 abfällt. K schaltet in den positiven Zustand,wenn der Lichtimpuls von LD ungehindert über den Reflektor R die Fotodiode FD erreicht und deren Fotospannung die Referenzspannung überschreitet. Dieser Zustand wird am Ende des Lichtimpulses mit der positiven Flanke von T2 in den Master/Slave-Flipflop DFF übernommen und steht an dessen Ausgang bis zum Ende des nächsten Lichtimpulses zur Verfügung.
• Bei dem Ausführungs-beispiel nach Figur 2 erzeugt ein Taktgenerator TG zwei versetzte Impulssignale TL und TR . TR schließt den Schalter SN und lädt damit den Kondensator C am Bezugs eingang des Komparators mit der vom Fremdlicht erzeugten Fotospannung von FD auf. Am Ende des TR-Impulses öffnet der Schalter SN sich wieder,wodurch die in C gespeicherte Spannung am hochohmigen Bezugseingang des Komparators stehen bleibt. Währenddessen entlädt der Schalter SF die Fotodiode,indem das Nor-Gatter G ihn immer schließt,wenn weder TL noch TR im positiven Impulszustand sind. Der TL-Impuls,der über SL den Lichtimpuls von LD schaltet,sollte gerinfügig kürzer sein als der TR-Impuls,damit bei fehlener Reflexion des Lichtimpulses auf FD der positive Komparatoreingang eine definiert niedrigere Fremdlichtspannung am Ende des Lichtimpuls-Zeitfensters erkennt als den am negativen Bezugseingang abgespeicherten Wert. Die rückwärtige Flanke des durch den Inverter I invertierten TL-Impulses bewirkt auch hier die Übernahme des Komparator-Ausgangszustandes in den Speicher Flipflop DFF.

Claims (2)

1. Schutzansprüche 1. Schaltungsanordnung für gepulste Reflexionslichtschranken zum Zwecke der Ausnutzung höherer Tastverhältnisse und höherer Verstärkerimpedanzen bei gleichzeitiger Zulassung minderflächiger Fotodioden und minderempfindlicher Verstärker dadurch gekennzeichnet, daß ein impulsgesteuerter Stromschalter die Fotodiode,die durch Fremdlichtspannung während der Impulspause kapazitiv aufgeladen wird, jeweils vor Eintreffen des Lichtimpulses entlädt und sie damit in den empfindlicheren unteren Fotospannungsbereich zurücksetzt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation eines Fremdlichtfehlers im Zeitfenster des Lichtimpulses eine Referenzmessung mit der gleichen Vorentladung und mit gleicher Messdauer zwischen den Lichtimpulsen erfolgt,deren Fotospannung in einem Kondensator gespeichert wird und unter Verwendung eines Spannungskomparators mit der Fotospannung verglichen wird,die aus dem Lichtimpuls resultiert.