DE3514643C2

DE3514643C2 -

Info

Publication number: DE3514643C2
Application number: DE19853514643
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. 7991 Eriskirch De Schiff; Jean-Luc Dipl.-Ing. 7994 Langenargen De Lamarche; Rolf Ing.(Grad.) 7995 Neukirch De Krause
Original assignee: Ifm Electronic 4300 Essen De GmbH
Current assignee: Ifm Electronic 4300 Essen De GmbH
Priority date: 1985-04-23
Filing date: 1985-04-23
Publication date: 1988-12-01
Also published as: DE3514643A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke mit einem Sendelichtim puls emittierenden Lichtschrankensender, einem die Sendelichtimpulse reflek tierenden, also Reflexionslichtimpulse abgebenden Reflektor, einem für die Reflexionslichtimpulse lichtempfindlichen Lichtschrankenempfänger und einer dem Lichtschrankenempfänger nachgeordneten Auswerteschaltung, wobei der Re flektor die Sendelichtimpulse zeitverzögert - Zeitverzögerung t _V - in Re flexionslichtimpulse umsetzt und die Auswerteschaltung nur dann ein den Empfang von Reflexionslichtimpulsen entsprechendes Ausgangssignal abgibt, wenn die Reflexionslichtimpulse den Lichtschrankenempfänger um die Zeitverzögerung t _V später erreichen als der Lichtschrankensender die Sendelichtimpulse emittiert hat.

Bei Reflexionslichtschranken, also einer von drei möglichen Ausführungsformen von optoelektronischen Annäherungsschaltern, muß dafür Sorge getragen werden, daß stark spiegelnde Gegenstände, die sich im Strahlengang befinden, nicht in gleicher Weise wirken wie der Reflektor am Ende des Strahlengangs.

Bei einer ersten bekannten Reflexionslichtschranke, bei der dafür Sorge ge tragen ist, daß stark spiegelnde Gegenstände, die sich im Strahlengang befin den, nicht in gleicher Weise wirken wie der Reflektor am Ende des Strahlen gangs, verwendet man Polarisationsfilter und einen Reflektor, der die Schwin gungsebene der Sendelichtbeträge um 90° dreht (vgl. die DE 28 24 583 B2). Hierbei stört, daß die Polarisationsfilter einerseits Verluste erzeugen und damit die Reichweite begrenzen, andererseits recht kostspielig sind.

Bei einer zweiten bekannten Reflexionslichtschranke, bei der dafür Sorge ge tragen ist, daß stark spiegelnde Gegenstände, die sich im Strahlengang befin den, nicht in gleicher Weise wirken wie der Reflektor am Ende des Strahlen gangs, arbeitet man mit einer Konvertierung der Wellenlänge der Sendelicht impulse (vgl. die DE 32 13 625 A1). Dabei benötigt man optische Kantenfilter und einen Reflektor, der die Wellenlänge der Sendelichtimpulse umsetzt. Auch hier sind die Kantenfilter in starkem Maße verlustbehaftet und im übrigen recht kostspielig.

Bei der bekannten Reflexionslichtschranke, von der die Erfindung ausgeht (vgl. die DE 26 49 354 A1), ist ebenfalls sichergestellt, daß stark spie gelnde Gegenstände, die sich im Strahlengang befinden, nicht in gleicher Weise wirken wie der Reflektor am Ende des Strahlengangs. Diese bekannte Reflexionslichtschranke kann jedoch dann, wenn der Lichtschrankenempfänger keine Lichtimpulse erhält, nicht in einfacher Weise unterscheiden, ob dies darauf zurückzuführen ist, daß sich im Strahlengang zwischen dem Lichtschran kensender und dem Reflektor bzw. im Strahlengang zwischen dem Reflektor und dem Lichtschrankenempfänger ein zu detektierender Gegenstand befindet, also der Lichtschrankenempfänger funktionsgewollt keine Lichtimpulse erhält, oder ob der Lichtschrankensender einen Fehler aufweist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Reflexionslichtschranke, von der die Erfindung ausgeht, in einfacher Weise so auszugestalten und wei terzubilden, daß sie dann, wenn der Lichtschrankensender einen Fehler auf weist, ein Fehlersignal abgibt.

Die erfindungsgemäße Reflexionslichtschranke, bei der die zuvor hergeleitete und dargelegte Aufgabe gelöst ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß in unmittel barer Nähe des Lichtschrankensenders ein einen Bruchteil der Sendelichtim pulse reflektierender, also Hilfsreflexionslichtimpulse abgebender Hilfsre flektor vorgesehen ist, daß ein für die Hilfsreflexionslichtimpulse licht empfindlicher Hilfsempfänger vorgesehen ist oder der Lichtschrankenempfänger auch für die Hilfsreflexionslichtimpulse lichtempfindlich ist und daß dem Lichtschrankensender und dem Hilfempfänger bzw. dem Lichtschrankenempfänger eine Prüfschaltung nachgeordnet ist und die Prüfschaltung dann und nur dann ein Fehlersignal abgibt, wenn keine Hilfsreflexionslichtimpulse vorliegen oder nicht zu jedem Sendelichtimpuls zeitsynchron ein Hilfsreflexionslicht impuls vorliegt.

Erfindungsgemäß ist die Aufgabe, eine Reflexionslichtschranke anzugeben, die dann ein Fehlersignal abgibt, wenn der Lichtschrankensender einen Fehler auf weist, in besonders einfacher und umfassender Weise gelöst:

Der erfindungsgemäß vorgesehene Hilfsreflektor und die weiteren elektrischen Maßnahmen lassen sich einfach realisieren. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen überwachen aktiv die Funktionstüchtigkeit des Lichtschrankensenders, und zwar komplett, also nicht nur die elektrische Funktionstüchtigkeit, sondern auch die optische Funktionstüchtigkeit.

Im übrigen ist es zwar bekannt (vgl. die DE-OS 22 29 339), bei elektroop tischen Entfernungsmessern einen Teil des Sendelichts nicht über die Meß strecke, sondern unmittelbar vom Sender über einen Hilfsreflektor oder Strah lenteiler als Referenzlichtstrahl für eine Zeitbasis zur Entfernungsmessung nach dem Laufzeitprinzip dem Empfänger zuzuführen. Das hat jedoch bisher nicht zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe geführt.

Im folgenden werden die Lehre der Erfindung sowie Ausgestaltungen und Wei terbildungen der Lehre der Erfindung anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Reflexionslichtschranke und

Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Erläuterung der Reflexionslicht schranke nach Fig. 1.

Zu der in Fig. 1 nur schematisch dargestellten Reflexionslichtschranke gehö ren ein Sendelichtimpulse a emittierender Lichtschrankensender 1, ein die Sendelichtimpulse a reflektierender, also Reflexionslichtimpulse b abgeben der Reflektor 2, ein für die Reflexionslichtimpulse b lichtempfindlicher Lichtschrankenempfänger 3 und eine dem Lichtschrankenempfänger 3 nachgeord nete Auswerteschaltung 4. Dabei ist realisiert, daß der Reflektor 2 die Sen delichtimpulse a zeitverzögert - Zeitverzögerung t _V - in Reflexionslichtim pulse b umgesetzt und die Auswerteschaltung 4 nur dann ein dem Empfang von Re flexionslichtimpulsen b entsprechendes Ausgangssignal abgibt, wenn die Re flexionslichtimpulse b den Lichtschrankenempfänger 3 um die Zeitverzögerung t _V später erreichen als der Lichtschrankensender 1 die Sendelichtimpulse a emittiert hat.

Der Reflektor, der die Sendelichtimpulse zeitverzögert in Reflexionslicht impulse umsetzt, könnte als passiver Reflektor ausgebildet sein, nämlich mit phosphoreszierendem Reflexionsmaterial versehen sein. Bei einer solchen Ausführungsform vergeht zwischen der Absorption eines Lichtquants und der Emission des Lichtquands eine mittlere Zeit von etwa 10^-5 s. Eine andere Möglichkeit, den Reflektor, der die Sendelichtimpulse zeitverzögert in Re flexionslichtimpulse umsetzt, als passiven Reflektor auszubilden, besteht darin, den Reflektor mit einer optischen Einrichtung mit Laufzeiteffekt zu versehen.

Bei der dargestellten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reflexions lichtschranke ist der Reflektor 2, der die Sendelichtimpulse a zeitverzö gertin Reflexionslichtimpulse b umgesetzt, als aktiver Reflektor ausgeführt. Dabei weist der Reflektor 2 einen Reflektorempfänger 6, eine elektronische Reflektorverzögerungsschaltung 7, einen Reflektorverstärker 8 und einen Re flektorsender 9 auf.

Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Reflexions lichtschranke mit einem aktiven Reflektor 2 hat gegenüber einer Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke mit einem passiven Re flektor 2 den Vorteil, daß damit größere Reichweiten erzielt werden können.

Das zu der dargestellten Reflexionslichtschranke gehörende Merkmal, wonach die Auswerteschaltung 4 nur dann ein den Empfang von Reflexionslichtimpul sen b entsprechendes Ausgangssignal abgibt, wenn die Reflexionslichtimpul se b den Lichtschrankenempfänger 3 um die Zeitverzögerung t _V später erreichen als der Lichtschrankensender 1die Sendelichtimpulse a emittiert hat, läßt sich dadurch erreichen, daß der Lichtschrankenempfänger 3 nur für Reflexions lichtimpulse b lichtempfindlich ist, die den Lichtschrankenempfänger 3 um die Zeitverzögerung t _V später erreichen als der Lichtschrankensender 1 die Sende lichtimpulse a emittiert hat. Statt dessen - aber auch zusätzlich dazu -kann dafür gesorgt sein, daß die Ausgestaltung 4 nur dann den empfangenen Re flexionslichtimpulsen b entsprechende Empfängerausgangssignale auswerten kann, wenn die Reflexionslichtimpulse b den Lichtschrankenempfänger 3 um die Zeitverzögerung t _V später erreichen als der Lichtschrankensender 1 die Sendelichtimpulse a emittiert hat.

Die Fig. 1 zeigt, daß bei der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke in unmittelbarer Nähe des Lichtschrankensenders 1 ein einen Bruchteil der Sende lichtimpulse a reflektierender Hilfsreflektor 10 vorgesehen ist. Dabei könnte man einen für die Hilfsreflexionslichtimpulse lichtempfindlichen Hilfsempfän ger vorsehen. Dargestellt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der der Licht schrankenempfänger 3 auch für die Hilfsreflexionslichtimpulse c lichtempfind lich ist. Zusätzlich ist dem Lichtschrankensender 1 und dem Lichtschranken empfänger 3 eine Prüfschaltung 11 nachgeordnet, die dann und nur dann ein Fehlersignal abgibt, wenn keine Hilfsreflexionslichtimpulse c vorliegen oder nicht zu jedem Sendelichtimpuls a zeitsynchron ein Hilfsreflexionslichtim puls c vorliegt.

Fig. 2 zeigt mögliche Betriebszustände der in Fig. 1 dargestellten Ausfüh rungsform einer erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke.

Im Betriebszustand I ist alles in Ordnung; der Lichtschrankensender 1 emittiert Sendelichtimpulse a, die am Lichtschrankenempfänger 3 einerseits - ohne eine Zeitverzögerung - Hilfsreflexionslichtimpulse c, andererseits - mit der Zeit verzögerung t _V - Reflexionslichtimpulse d zur Folge haben.

Bei dem Betriebzustand II befindet sich ein Gegenstand im Strahlengang. Den Lichtschrankenempfänger 3 erreichen die Hilfsreflexionslichtimpulse c, nicht jedoch Reflexionslichtimpulse b.

Im Betriebszustand III werden zwar vom Lichtschrankensender 1 Sendelichtim pulse a abgegeben, am Lichtschrankenempfänger 3 kommen jedoch weder Hilfs reflexionslichtimpulse c noch Reflexionslichtimpulse b an. Im Betriebszu stand III gibt folglich die Prüfschaltung 11 ein Fehlersignal ab.

Claims

1. Reflexionslichtschranke mit einem Sendelichtimpulse emittierenden Licht schrankensender, einem die Sendelichtimpulse reflektierenden, also Reflexions lichtimpulse abgebenden Reflektor, einem für die Reflexionslichtimpulse licht empfindlichen Lichtschrankenempfänger und einer dem Lichtschrankenempfänger nachgeordneten Auswerteschaltung, wobei der Reflektor die Sendelichtimpulse zeitverzögert - Zeitverzögerung (t _V) - in Reflexionslichtimpulse umsetzt und die Auswerteschaltung nur dann ein den Empfang von Reflexionslichtimpulsen entsprechendes Ausgangssignal abgibt, wenn die Reflexionslichtimpulse den Lichtschrankenempfänger um die Zeitverzögerung (t _V) später erreichen als der Lichtschrankensender die Sendelichtimpulse emittiert hat, dadurch gekennzeichnet, daß in unmittelbarer Nähe des Lichtschranken senders (1) ein einen Bruchteil der Sendelichtimpulse (a) reflektierender, also Hilfsreflexionslichtimpulse (c) abgebender Hilfsreflektor (10) vorge sehen ist, daß ein für die Hilfsreflexionslichtimpulse (c) lichtempfindlicher Hilfsempfänger vorgesehen ist oder ein Lichtschrankenempfänger (3) auch für die Hilfsreflexionslichtimpulse (c) lichtempfindlich ist und daß dem Licht schrankensender (1) und dem Hilfsempfänger bzw. dem Lichtschrankenempfän ger (3) eine Prüfschaltung (11) nachgeordnet ist und die Prüfschaltung (11) dann und nur dann ein Fehlersignal abgibt, wenn keine Hilfsreflexionslicht impulse (c) vorliegen oder nicht zu jedem Sendelichtimpuls (a) zeitsynchron ein Hilfsreflexionslichtimpuls (c) vorliegt.

2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) als passiver Reflektor die Sendelichtimpulse (a) zeitverzögert in Reflexionslichtimpulse (b) umsetzt.

3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) mit phosphoreszierendem Reflexionsmaterial (5) versehen ist.

4. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor mit einer optischen Einrichtung mit Laufzeiteffekt versehen ist.

5. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) als aktiver Reflektor die Sendelichtimpulse (a) zeitverzögert in Reflexionslichtimpulse (b) umsetzt.

6. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (2) einen Reflektorempfänger (6), eine elektronische Reflektorver zögerungsschaltung (7), einen Reflektorverstärker (8) und einen Reflektor sender (9) aufweist.

7. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Lichtschrankenempfänger (3) nur für Reflexionslichtimpul se (b) lichtempfindlich ist, die den Lichtschrankenempfänger (3) um die Zeitverzögerung (t _V) später erreichen als der Lichtschrankensender (1) die Sendelichtimpulse (a) emittiert hat.

8. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Auswerteschaltung (4) nur dann den empfangenen Reflexions lichtimpulsen (b) entsprechende Empfängerausgangssignale auswerten kann, wenn die Reflexionslichtimpulse (b) den Lichtschrankenempfänger (3) um die Zeit verzögerung (t _V) später erreichen als der Lichtschrankensender (1) die Sende lichtimpulse (a) emittiert hat.