DE3144747A1

DE3144747A1 - Opto-elektronischer sensor mit hoher intensitaet und niedrigem leistungsverbrauch

Info

Publication number: DE3144747A1
Application number: DE19813144747
Authority: DE
Inventors: Stephen Kou-An Fountain Valley Calif. Shu
Original assignee: Del Mar Avionics Inc
Current assignee: Del Mar Avionics Inc
Priority date: 1980-11-17
Filing date: 1981-11-11
Publication date: 1982-09-02
Also published as: GB2087552B; FR2494451A1; JPS57150163A; US4591708A; FR2494451B3; IT8125037A0; GB2087552A; IT1139709B

Description

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Opto-elektronischer Sensor mit hoher Intensität und niedrigem Leistungsverbrauch

Beschreibung

Die Erfindung betrifft opto-elektronische Sensoren, mit denen das Vorhandensein eines Gegenstandes dadurch festgestellt wird, daß ein Lichtstrahl durch den Weg des Gegenstandes ausgesandt und das Vorhandensein oder Nichtig q Vorhandensein des Lichtstrahls festgestellt wird,und insbesondere opto-elektronische Sensoren mit hohem Wirkungsgrad zur Feststellung des Bandendes bei einem Bandtransportmechanismus .

j5 Opto-elektronische Sensoren, die auf dem Prinzip der Unterbrechung eines Lichtstrahls arbeiten, sind bekannt und wurden in der Vergangenheit bereits zur Abfühlung des Vorhandenseins einesBandeistesbei einem Bandtransportmechanismus verwendet. Die bekannten Systeme verbrauchen jedoch eine übermäßige Leistung, wenn sie in batteriebetriebenen tragbaren Geräten verwendet werden und zwar insbesondere dort, wo aufgrund von Konstruktionsbeschränkungen in dem Transportmechanismus die Lichtquelle in einem verhältnismäßig großen Abstand von dem Lichtdetektor angeordnet werden muß. Gerade in diesem Falle muß eine Lichtquelle von höherer Leistung verwendet werden, die somit auch einen größeren Strom zieht.

Der opto-elektronische Sensor gemäß der Erfindung verraeidet diese und andere Nachteile der bekannten Anordnung durch Verwendung einer Treiberschaltung mit niedriger Leistung zum Erzielen einer Ausgangsstrahlung vom Photoemitter mit hoher Leistung, während für die Bandende-Sensorschaltung nur ein sehr geringer durchschnittlicher Leistungsverbrauch eingehalten wird. Das erfindungsgemäße System kann ferner zwischen Stiftlöchern in dem Band unterscheiden, die sonst fälschlicherweise ein Bandendesignal dadurch auslösen wurden, daß sie etwas von dem

Licht zum Photodetektor durchlassen.

Im einzelnen besitzt der Bandendesensor gemäß der Erfindung einen Taktgeber, der Ausgangsimpulse mit relativ niedriger Frequenz erzeugt. Durch die Taktimpulse wird eine Treiberschaltung getriggert und treibt eine Photoemittervorrichtung etwa eine lichtemittierende Diode mit kurzen Impulsen hohen Stromes. Die Taktimpulse werden auch an einen Zähler gelegt, der voreingestellt ist und von dem ein Sensorausgangssignal abgegeben wird, nachdem eine vorbestimmte Zählung erreicht ist. Die Taktimpulse werden auch dazu verwendet, den Zähler neu einzustellen, so daß er daran gehindert wird, die vorbestimmte Zählung zu erreichen. Ein Photodetektor, etwa ein Phototransistor ist so angeordnet, daß er die Strahlungsimpulse von dem Photoemitter feststellt, wobei das Band des Bandtransport mechanismus durch den Weg des Lichtstrahls läuft. Der Photodetektor gibt Ausgangsimpulse ab, welche den Photoemitter-Strahlungsimpulsen entsprechen, wobei die Photodetektorausgangsimpulse die Vorrichtung zum Neueinstellen des Zählers unwirksam machen, so daß der Zähler die vorbestimmte Zählung erreichen kann, worauf sich ein Sensorausgangssignal ergibt.

D_er Bis-16-Zähler wird laufend durch das Q-Ausgangssignal eines Einstell/Rückstell-Flip-Flops rückgestellt, das an seinem Einsteileingang die Taktiapulse empfängt. Das Flip-Flop bleibt in einem eingestellten Zustand Und das Q-Ausgangssignal hält den Zähler in einem rückgestellten

Zustand, so daß keine Zählung stattfindet. Das Photodetektor-Ausgangssignal wird an den Rückstelleingang des Flip-Flops angelegt und die Zeitgabe der Taktimpulse am Einstelleingang wird derart gewählt, daß die Sückstellimpulse vom Photodetektor sich mit den Sinstell-Eingangs-Impulsen überlappen, so daß die vom Photodetektor abgeleiteten Impulse den Zustand des Flip-Flops vorwiegend derart bestimmen, daß dieses immer dann in einem Bückstellzustand gehalten wird, wenn der Photodetektor fest-

* stellt, daß Impulse vom Photoemitter ausgesandt werden.

Wenn somit Photodetektor-Impulse erzeugt werden, dann ändert das Flip-Flop seine Zustände und ebenso das Q-Ausgangssignal, so daß keine Rückstellung oder Neueinstellung des Zählers mehr erfolgt und der Zähler eine Zählung von Taktimpulsen akkumuliert.

Wird die vorbestimmte Zählung von Taktimpulsen erreicht, dann ändert der Zählerausgang seinen logischen Zustand und signalisiert einen Bandende-Zustand.

Das Überlappen der Einstell/Rückstell-Irapulse am Flip-Flop-Eingang wird durch eine Verzögerungsschaltung er-¹^ zielt, die die Taktimpulse vor dem Anlegen an den Einstelleingang verzögert, und auch dadurch, daß die Taktimpulse schmäler gemacht werden als die Photodetektor-Ausgangs impulse.

Die Photoemitter-Treiberschaltung mit niedriger Leistung besitzt einen Kondensator, der von einer Versorgungsquelle aufgeladen wird sowie einen. Halbleiterschalter · zum Entladen des Kondensators durch den Photoemitter. baw. die lichtemittierende Diode,'wodurch ein Impuls mit hohem Strom durch dieses Element erzeugt wird. Der Schalter wird durch die Taktimpulse getriggert; somit wird die in dem Kondensator gespeicherte Ladung zwischen den Taktimpulsen als kurzer Impuls mit hohem Strom entladen.

Es sei somit daraufhingewiesen, daß die Taktgeberausgangssignale den Zähler, das Flip-Flop zur Rückstellung des Zählers sowie die Treiberschaltung für den Photoemitter steuern.

Der Zähler wird voreingestellt auf eine gegebene Zahl, etwa sechszehn, wobei sich das Zählerausgangssignal nicht

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ändert, bevor nicht die vorbestimmte Zählung erreicht ist. Die Sensorschaltung ist deshalb unempfindlich gegen ein Triggern durch Stiftlöcher oder andere Materialfehler oder dergleichen in dem Band, die kurzzeitig den Lichtstrahl zum Photodetektor durchlassen. Ein weiterer Schutz gegen ein derartiges falsches Triggern der Schaltung srgibt sich dadurch, daß eine kontinuierliche Zählung aufwärts bis zu der vorbestimmten Zahl erforderlich ist, d.h., eine Zählung ohne Unterbrechungen des Lichtstrahls während die Zählung akkumuliert wird. Somit kann eine Folge von Stiftlöchern, die mit Unterbrechungen Licht durch das Band läßt, die Sensorschaltüng nicht triggern. Der Sensor wird nur durch ein kontinuierliches ununterbrochenes Fenster getriggert wie etwa durch ein längeres Stück eines durchlässigen Vorlaufbandes, das zwischen dem Photoemitter und dem Photodetektor während einer Zeitdauer hindurchläuft, die gleich der vorbestimmten Zählung dividiert durch die Taktfrequenz ist.

²^ Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsforn eines ²^ Bandendesensors gemäß der Erfindung ·

Fig. 2 ein Impulsdiagramm über der Zeit mit einer Folge A, bei der ein durchsichtiges Fenster von einer Länge festgestellt wird, die für ein Bandendesignal

ausreicht und mit einer Folge B, bei der zwei Stiftlöcher, die voneinander in Abstand angeordnet sind, festgestellt werden,ohne daß ein Bandendesignal ausgelöst wird,

Fig. 3 ein Schaltbild des Bandendesensors

Es wird nun auf die Figuren 1 und 3 Bezug genommen, in der gleiche Bezugszeichen, gleiche Schaltelemente bezeichnen. Ein Taktgeber 1o erzeugt Ausgangsimpulse mit niedriger Frequenz, etwa 4· Hz, wobei die Genauigkeit der Frequenz nicht kritisch ist. Die Taktausgangsimpulse werden dem Eingang eines Zählers 2o zugeführt, der aus zv/ei in Kaskade geschalteten Stufen 2oA und 2oB besteht. Die Taktimpulse werden dem Zähleingang der Zählstufe 2oA zugeführt, während das Ausgangssignal von dem Q₁₁,-Ausgang der Stufe 2oA abgenommen wird, so daß der Q₁^- Ausgang seinen Zustand ändert, wenn die Zählung den Wert erreicht hat. Der Q₁^ -Ausgang der Stufe 2oA ist mit dem Zähleingang der Stufe 2oB verbunden. Der Zählerausgang wird von dem Q_x,-Ausgang der Stufe 2oB abgenommen. Der

IB %y-Ausgang ändert seinen Zustand beispielsweise von dem Verknüpfungswert 0 zum Verknüpfungswert 1 beim Erreichen einer Zählung 16 in der Zählerstufe 2oA.

Dies ergibt sich daraus, daß beide Stufen 2oA und 2oB /μ-Bit-Binärzähler sind, die sich automatisch selbst zurück auf 0 stellen, nachdem die Binärzählung 16 erreicht ist. Wird die Stufe 2oA auf 0 zurückgestellt, nachdem die Zählung 16 erreicht wurde, dann ändert sich der Ausgangswert von Q₁^ der Stufe 2oA von 1 auf O, wodurch der Ausgangswert Q. der Stufe 2oB sich von O auf 1 verschiebt. Das Ausgangssignal Q_x, wird durch einen Inverter 22 als Bandendesignal abgenommen. Der Q.-Ausgang ist auch mit einem Eingang eines Auss'chließlich-Oder-Gliedes ?Λ mit zwei Eingängen verbunden, dessen Ausgangsignäl zur RÜCkstellung der Zählerstufe 2oA dient.

Die Taktimpulse werden auch über einen Inverter 26 an eine Schaltung gelegt, die aus einem RC-Glied G 3, R6, einem Inverter 28 und einem RC-Glied C^, R₁-, besteht und zur Verzögerung der Taktimpulse einerseits als auch dazu dient, die Impulse zu verschmälern bzw. ihre Dauer zu verkürzen.

Die schmalen verzögerten Impulse laufen dann zum Einstelleingang des Flip-Flops 3o. Im Normalzustand halten die Ausgangsimpulse des freischwingenden Taktgebers 1o das Flip-Flop 3o in einem eingestellten Zustand,in dem sein Q-Ausgang einen gegebenen logischen Wert darstellt. Das Q-Ausgangssignal wird über das Ausschließlich-Qder-Glied 24· an den Rückstelleingang R^ der Zählerstufe 2oA angelegt, um diese Zählerstufe 2oA in einem rückgestellten Zustand zu halten, so daß die Zählerstufe die Eingangstaktimpulse nicht zählen kann.

Die Taktimpulse am Ausgang des Inverters 26 werden auch über einen Inverter 32 einer zweiten Schaltung zugeführt, die aus einem Kondensator C₀ und zwei Widerständen R_x und R^ besteht und deren Ausgang mit der Basis einer Darlington-Transistorvorrichtung verbunden ist. Die Darlington-Transistorvorrichtung wird somit durch jeden Ausgangstaktimpuls getriggert.

Ein Kondensator C₄. ist über einen Widerstand R^ mit der Stromversorgung verbunden und wird von dieser aufgeladen. Der Kondensator C* liegt parallel zu einer Photoemittervorrichtung y\- beispielsweise eine lichtemittierende Diode, wobei ein Strombegrenzungswiderstand R^ zwischengeschaltet ist, um eine Zerstörung der Photoemittervorrichtung zu verhindern. Die Kathode der Photoemittervorrichtung 34-ist mit dem Kollektor der Darlingtontransistorvorrichtung verbunden, deren Basis auf System-Masse liegt. Somit schaltet die Darlingtonvorrichtung die im Kondensator C^ ge-

speicherte Ladung durch den Photoemitter 34· beim Triggern durch jeden Taktimpuls. Die Widerstands/Kapazitäts-Werte sind derart gewählt, daß Impulse mit verhältnismäßig hohem Strom jedoch kurzer Intensität erzeugt vrerden, so daß sich ein Lichtausgangssignal ergibt, das über den Dauer-

^ grenzwerten der Photoemittervorrichtung liegt, so daß der Photoemitter nicht zerstört wird.

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Lediglich als Beispiel seien nachfolgend Werte einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung genannt:

Bauteil	Wert
^R1	1 KiIοohm
	1o Microfarad
R₂	3o Ohm
°2	0.022 Microfarad
^R3	2.7 Kiloohm
	24 Kiloohm

χ5 Eine Photodetektorvorrichtung etwa ein Phototransistor 36 ist derart angeordnet, daß sie die von dem Photoemitter $4· ausgesandten Strahlungsimpulse feststellt; die Anordnung in dem Bandtransportmechanismus ist so, daß das 3andden Lichtweg des Lichtstrahles von dem Photoemitter zu dem Photodetektor schneidet. Der Emitter des Photodetektors ist mit Masse über einen Widerstand R_r verbunden, der einen Wert von 5o Kiloohm besitzt, während der Kollektor des Phototransistors an die Spannungsversorgung angeschlossen ist, so daß ein Ausgangssignal am Widerstand Rc abgenommen wird, das als Eingangssignal für einen Inverter 38 dient. Der Phototransistorausgang ist somit über den Inverter 38 mit dem Rückstelleingang R des Flip-Flop 3o verbunden. Die vom Phototransistor 3G abgeleiteten Impulse und das Ausgangssignal vom Inverter 38 ist breiter dch. von längerer Dauer als die verzögerten schmalen Impulse, die den S-Eingang des Flip-Flops 3o zugeführt werden.

Die Werte der Verzögerungsschaltung sind so gewählt, daß die Impulse am S-Eingang in die Periode der Photodetektorimpulse R fallen, wenn solche bei der Feststellung von Photoemitterimpulsen erzeugt werden. Die zeitlichen Beziehungen der S- und R-Impulse lassen sich am besten unter

Bezugnahme auf das Impulsdiagrainm 2 erkennen. In der ersten Zeile des Impulsdiagramms ist die 'iaktimpulsfolge dargestellt, wobei aufeinanderfolgende Impulse mit aufsteigenden Ziffern versehen sind. Darunterliegend umfaßt die Klammer A eine logische Folge, welche die Folge von Ereignissen veranschaulicht, die auftreten, wenn eine durchsichtige Länge des Bandes, d.h. ein Fenster, etwa eine Länge eines durchsichtigen Vorlaufs durch den Lichtweg des Photosensors läuft. Die Zeile S zeigt die ver- zögerten verschmälerten Impulse, die aus den Taktimpülsen abgeleitet wurden und die dem Einstelleingang des Flip-Flops zugeführt werden, um dieses in dem eingestellten Zustand zu halten, sowie dem Zähler,um diesen in dem normalen Eückstellzustand zu halten. Da ein durchsich— tiges Fenster festgestellt wurde, gibt der Photodetektor Impulse gemäß Zeile R ab, wobei jeder Photodetektorimpuls einem Taktimpuls entspricht und jeder R-Impuls einen entsprechenden S-Impuls überlappt. Der logische Zustand des Q-Ausgangs des Flip-Flops wird somit durch die früher ankommenden R-Impulse vom Photodetektorausgang bestimmt, wobei der R-Impuls auch von längerer Dauer ist als der schmale S-Impuls. Dies bedeutet, daß der gesamte schmale S-Impuls innerhalb der Zeitperiode liegt, die durch die Führungs- und Abfallkante eines Photodetektorausgangsimpulses, d.h. eines R-Impulses begrenzt wird.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung haben die Elemente der Verzögerungsschaltung folgende

Werte:
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Bauelement Wert

Ο, - ü.0022 Microfarad

Rg - 1oo Kiloohm

G^ - 4Vo Picofarad

Ro - 5o Kiloohm

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Die gesamte Arbeitsweise der Sensorschaltung ergibt sich am besten aus den Impulsdiagrammen nach Fig. 2. Die obere Zeile des Irapulsdiagramms zeigt die Ausgangsimpulse des Taktgebers, wobei die aufeinanderfolgenden Impulse mit aufsteigender Numerierung von 1 bis 17 bezeichnet sind. In der nächsten darunterliegenden Zeile sind die schmalen verzögerten Impulse zu erkennen, die von der Verzögerungsschaltung abgeleitet und dem Einstelleingang des Flip-Flops 3o zugeführt werden, wobei jeder S-Impuls einem Taktimpuls entspricht. Die dritte Zeile veranschaulicht das R-Eingangssignal zum Flip-Flop Jo, wenn vom Photodetektor ein durchsichtiges Fenster festgestellt wurde. Unter diesen Bedingungen leitet der Photodetektor je einen Ausgangsimpuis entsprechend je einem Taktimpuls ab, wie er clen Photoemitter treibt. Somit wird an den Ε-Eingang des Flip-Flops 3o ein Impuls angelegt, der jeweils einem S-Impuls entspricht_f wie er am ß-Eingang des Flip-Flops anliegt. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß jeder S-Impuls mit einem R-Impuls zusammenfällt und daß der R-Impuls den S-Impuls -vollständig überlappt. Die vom Photodetektor abgeleiteten R-Impulse bestimmen den Zustand des Flip-Flops, woraus folgt, daß der Q-Ausgang auf einem gegebenen logischen Zustand gehalten wird und der gleiche logische Zustand dem Rückstell- oder R^-Eingang der Zählerstufe

2oA zugeführt wird. Die vierte Zeile von oben in dem Impulsdiagramm zeigt somit eine durchgehende Linie, welche den stetigen logischen Zustand des Q-Ausgangs des Flip-Flops 3o darstellt, der derart gewählt ist, daß die Zählerstufen 2oA zum Zählen der Eingangstaktsignale zu dieser

³^ Stufe erregt werden. Wie vorstehend erläutert, ändert d@r Ausgang Q^ der zweiten Zählerstufe 2oB seinen logischen Zustand erst dann, wenn die erste Zählerstufe 2oA eine vorbestimmte Zählung akkumuliert hat, nämlich eine Zählung von 16 Taktimpulsen. Diese Änderung im logischen Zustand am Ausgang Q^ ist in der fünften Zeile von oben im Impulsdiagramm gezeigt. Diese Änderung im Q-Ausgang wird über

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den Inverter 22 weitergegeben und zwar an eine zusätzliche Schaltung, die einen Bandendealarm auslöst oder weitere Schaltungen aktiviert. Der durch die Klammer A umfaßte Teil des Impulsdiagramms zeigt die Folge von Ereignissen an, die auftreten, wenn eine Länge eines durchsichtigen Vorlaufbandes zwischen dem Photoemitter und dem Photodetektor als Zeichen für ein Bandende durchläuft.

Derjenige Teil des Impulsdiagramms, der durch die Klammer B umfaßt ist, veranschaulicht die Folge von Ereignissen, die auftreten, wenn der Photodetektor Stiftlöcher oder andere öffnungen in dem Band feststellt, bevor ein tatsächliches Bandende oder ein durchsichtiges Vorlaufband

¹^ festgestellt wird. Um ein Triggern falscher Bandendesignale zu vermeiden, ist der Zähler voreingestellt, so daß er eine vorbestimmte Zählung von Taktimpulsen benötigt. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist die erforderliche Zählung 16 und wenn nicht ein durchsichtiges Fenster ausreichender Länge festgestellt wird, reichen kleinere Öffnungen nicht aus, um ein Bandendesignal auszulösen. Diese Situation ist im Teil B des Impulsdiagramms nach Fig. 2 veranschaulicht.

Wie sich daraus ergibt, erzeugt ein Stiftloch in dem Band einen ersten Detektorausgangsimpuls, d.h. einen R-Impuls, der den entsprechenden S-Impuls überlappt. Hierdurch wird das- Flip-Flop $o in einen anfänglichen niedrigen logischen Zustand rückgestellt, wie" er aus

Zeile Q des Teiles B des Impulsdiagramms zu ersehen ist. Es werden jedoch keine weiteren R-Impulse festgestellt, nachdem das Stiftloch durch den Lichtstrahl gelaufen ist, so daß beim Anliegen des nächsten schmalen S-Impulses am S-Eingang des Flip-Flops 3o kein entsprechender R-Impuls am R-Eingang auftritt, der. das Flip-Flop in der rückgestellten Stellung halten würde. Hieraus folgt, daß das Flip-Flop seinen Zustand in den einßestellten Zustand an-

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dert, wobei diese Änderung im Flip-Flop-Zustand als Verschiebung zu einem hohen logischen Pegel in Zeile Q des Teiles B des Impulsdiagramms aufgezeigt ist. Dieser hohe Ausgangszustand am Q-Flip-Flop-Ausgang wird als Rück-Stelleingangssignal der Zählerstufe2oA zugeführt, wodurch der Zähler zurückgestellt wird und an einer weiteren Zählung von Taktimpulsen gehindert wird. Der Q-Auggang des Flip-Flops bleibt auf einem hohen logischen Zustand bis zusätzliche R-Impulse von dem Photodetektorausgang abgeleitet werden. Dies findet schließlich dann statt, wenn eine weitere öffnung in dem Band zwei zusätzliche R-Impulse erzeugt, wodurch wiederum das Flip-Flop augenblicklich seinen Zustand wechselt und der Q-Ausgang des Flip-Flops auf einen niedrigen Zustand geht und zwar für die Dauer der zwei R-Impulse. Dieser Rückstellzustand des Flip-Flops 3o dauert jedoch nur bis zum nächsten S-Impuls, der dem Einstelleingang ohne Auftreten eines entsprechenden R-Impulses zugeführt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt das Flip-Flop wiederum in den Einstellzustand

^Q gebracht wird und eine Änderung des Zustandes am Q-Ausgang auftritt, die bewirkt, daß die Zählerstufe 2oA wiederum auf eine Nullzählung zurückgestellt wird und die ferner ein weiteres Zählen der Taktimpuls© verhindert. Es zeigt sich somit, daß auch eine größere Anzahl von Detektorausgangsimpulsen R kein Bandendesignal auslösen, es sei denn, daß sie in einer ununterbrochenen Folge erzeugt werden, wobei jeder R-Impuls einen entsprechenden S-Impuls überlappt. Obwohl die spezielle Zähleranordnung gemäß Fig. 3 ausgewählt wurde, da entsprechende Einheiten im Handel

ohne weiteres erhältlich sind, ist verständlich, daß verschiedene Änderungen in dem speziell verwendeten Zähler vorgenommen werden· können, ohne daß hierdurch der Schutzumfang der Erfindung verlassen würde. In ähnlicher Weise sind auch Änderungen in den Werten der verschiedenen Bauelemente und der speziellen Verknüpfungselemente möglich wie sie gezeigt und beschrieben wurde. Lediglich zu Zwecken der Veranschaulichung sei auf folgende Halbleiterelemente

hingewiesen, wie sie "bei der "bevorzugten Ausführungsform. der Erfindung verwendet wurden:

Zählerstufe 2oA - eine Hälfte einer Dualzählereinheit 4-52o Zählerstufe 2oB - eine Hälfte einer Dualzählerstufe 4·52ο Darlington Driver 4o - HPSA14
Photoemitter 34- - MLEB60
Photoemitter 36 - L14G1

Es ist verständlich, daß Änderungen und ein Austauschen der Bauelemente möglich ist ohne daß der Schutzumfang verlassen wird.

Die Arbeitsweise eines 452o-Binärzählers ist in dem 1977- !5 SMOS Databook auf Seiten 2-218 bis 2-222 beschrieben, das von der Firma National Semi-Conductor in Santa Clara, Californien, veröffentlicht wurde. Die Arbeitsweise eines Flip-Flops mit einem Einstell- und einem Rucksteileingang ist auf den Seiten 2-75 bis 2-78 der gleichen Veröffentlichung beschrieben.

Es ist zu bemerken, daß beim Auftreten eines Bandendesignals am Ausgang ^. der zweiten Zählerstufe 2oB dieses Signal durch einen Eingang des Ausschließlich-Oder-Gliedes 24- mit zwei Eingängen an den Rückstelleingang R^ der ersten Zählerstufe 2oA zurückgeführt wird, wobei eine Rückstellung und ein Verhindern weiterer Zählungen durch diese Zählerstufe erfolgt. Hierdurch wird das vom Ausgang Q. der zweiten' Zählerstufe 2oB abgeleitete Sensor-

ausgangssignal verriegelt. Dieses Q^-Ausgangssignal bleibt in dem verriegelten Zustand bis eine Unterbrechung in den Photodetektorausgangsimpulsen R auftritt, die dem Flip-Flop 3o zugeführt werden. Bei einer derartigen Unterbrechung kehrt der Ausgang Q des Flip-Flops in den eingestellten Zustand zurück,wobei das diesen neuen Zustand anzeigende Ausgangssignal vom Q-Ausgang dem zweiten Ein-

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gang des Ausschließlich-Oder-Gliedes 24 zugeführt wird.

Das sich ergebende Ausgangssignal ah diesem Ausschließlich-Qder-Glied ändert seinen logischen Zustand, so daß die erste Zählerstufe 28 nicht langer in dem Rückstellzustand

ist und wiederum die Eingangstaktimpulse zu zählen beginnt. Ist eine ausreichende Zählung in der ersten Zähler-

, stufe 2oA akkumuliert, dann ändert der Ausgang Q^ diese Zählerstufe seinen logischen Zustand und bewirkt, daß der Ausgang Q^ der zweiten Zählerstufe 2oB ebenfalls zum Normalzustand zurückkehrt, wodurch die Sensorschaltung zurückgestellt wird, bis ein weiteres durchsichtiges Fensterausreichender Länge durch den Photodetektor 36 festgestellt wird.

Es sei daraufhingewiesen, daß der opto-elektronische Sensor gemäß der Erfindung in seiner Anwendung nicht auf einen Bandtransportmechanismus beschränkt ist, sondern daß er auch ebenfalls an vielen anderen Stellen angewandt werden kann, wo ein Sensor mit niedriger Leistung erwünscht ist.

Claims

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DEL MAR AVIONICS . 5- November 1981

16o1 Alton Avenue, Irvine, D 11 4-32 kk-zw

California 9271 A-, USA

Opto-Elektronischer Sensor mit hoher Intensität und niedrigem Leistungsverbrauch

Patentansprüche

Photoelektrischer Sensor mit niedrigem Leistungsverbrauch, gekennzeichnet durch einen Taktgeber (1o) zum Erzeugen von Taktimpulsen, eine Photoemitter-Vorrichtunc (3'O, eine Vorrichtung,die auf die 'üoktirapulse sum Pulsen der Photoemitter-Vorrichtung (JA) anspricht, eine Zählervorrichtung (2o) zum Zählen der Taktimpulse und Ableiten eines Sensorsausgangssignals nach Erreichen einer vorbestimmten Zählung,

»ft *

eine Vorrichtung (3o) zum normalerweisen Rückstellen der Zählervorrichtung (2o) vor Erreichen der vorbestimmten Zählung und

eine Photodetektorvorrichtung (36) zum Ableiten eines Ausgangsimpulses, die auf die Photoemitterimpulse anspricht, wobei das Photodetektorausgangssignal die Vorrichtung (3o) zum Rückstellen unwirksam macht, so daß die Zählervorrichtung (2o) "die vorbestimmte Zählung erreichen kann, wodurch ein Sensorausgangssignal abgeleitet wird.
2. Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung (3o) zum normalerweisen Rückstellen ein Einstell/Rückstell-Flip-Flop aufweist, welches besitzt:

einen mit dem Rückstelleingang der Zählervorrichtung (2o) verbundenen Ausgang»

einen ersten Taktimpulse empfangenden Eingang zum normalerweisen Aufrechterhalten eines ersten Zustandes des Flip-Flops 0oJ, so daß die Zählervorrichtung (2o) durch das Rückstelleingangssignal am Zählen gehindert wird, und

einen zweiten Photodetektorausgangsimpulse empfangenden Eingang zum Ändern des Zustandes des Flip-Flopsausgang, um cLen Zähler zum Zählen zu befähigen.
3· Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Photodetektorimpulse breiter als die Taktimpulse sind und die letz-

^Q teren an den Flip-Flop-Eingängen überlappen, so daß das Flip-Flop-Ausgangssignal nicht auf die Taktimpulse bei Vorhandensein der Photodetektorimpulse anspricht, wobei die Zählervorrichtung (2o) so lange befähigt bleibt als Ausgangsimpulse von der Photodetektorvor-

^° richtung (36) abgeleitet werden.

• · · a

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4» Photoelektrischer Sensor nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß eine Verzögerungsvorrichtung zum Verzögern der Taktimpulse vorgesehen ist, derart, daß die Photodetektorausgangsimpulse die schmäleren Taktirapulse an den Flip-Flop-Eingängen vollständig überlappen, wodurch die Photodetektor ausgangsimpul se den Zustand des Plip-Plop-Ausgang bestimmen·
5· Photodetektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Pulsen der Photoemittervorrichtung (3*0 eine Vorrichtung zum Treiben der Photoemittervorrichtung (34) mit kurzzeitigen Impulsen hohen Stromes umfaßt, wobei die Dauer der Impulse hohen Stromes wesentlich geringer ist als die Dauer der Taktimpulse.
6«, Photpdektor nach Anspruch 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Vorrichtung zum Pulsen der Photoemittervorrichtung (34) umfaßt:

einen Kondensator zum Speichern einer elektrischen Ladung,

einen Halbleiterschalter, der derart geschaltet ist, daß er die gespeicherte Ladung über die Photoemittervorrichtung (34) entlädt, wodurch eine Emission eines Strahlungsimpülses bewirkt wird, wobei die Schaltvorrichtung durch die Taktimpulse zum Entladen der gespeicherten Laden getriggert wird.
7® Photodektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählervorrichtung (2o) umfaßt:

eine erste Binärzählerstuf e( 2oA/, deren Eingang die Taktimpulse empfängt, ferner mit einem Rückstelleingang und einem Binärausgang,

eine zweite Binärzählerstufe(2oB}₃ deren Eingang mit

■ . dem Binärausgang der ersten Zählerstufe verbunden ist,

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die ebenfalls einen Binärausgang besitzt, wobei der Binärausgang der ersten Stufe seinen logischen Zustand ändert, wenn der Zähler eine vorbestimmte Zählung akkumuliert hat, wodurch bewirkt wird, daß der Binärausgang der zweiten Zählerstufe(2oB) seinen logischen Zustand ändert, der das Sensorausgangssignal darstellt,und

eine Vorrichtung zur Rückführung des binären Ausgangssignals von der zweiten Zählerstufei2oB)zum Rückstelleingang der ersten Zählerstufe(2oA^,wodurch das Sensorausgangssignal verriegelt wird.
8. Photodetektor nach Anspruch 7i dadurch gekennzeichnet , daß die Rückführung ein Ausschließ- lich-Oder-Glied (24·) mit zwei Eingängen umfaßt, das an einem Eingang das Ausgangssignal der zweiten Zählerstufe (2oB) empfängt und dessen anderer Eingang mit dem Flip-Flop-Ausgang verbunden ist, wobei der Ausgang des Ausschließlich-Oder-Gliedes (24-) mit dem Rückstellzählereingang verbunden ist, so daß die erste Zählerstufe durch das Sensorausgangssignal rückgestellt wird und hierdurch der Ausgang der zweiten Zählerstufe verriegelt wirdjund wobei der Ausgang des Ausschlxeßlich-Oder-Gliedes (24-) seinen logischen Zustand wechselt, um das Sensorausgangssignal zu entriegeln, so daß die erste Zählerstufe wieder die Zählung der Taktimpulse bei einer erneuten Unterbrechung der Photodetektoraüsgangsimpulse aufnehmen kann.