DE3611408C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Schaltungsanordnung der vorstehend bezeichneten Art ist generell bereits bekannt (DE-Z "Feingerätetechnik", 1985, 6, Seiten 278, 279). Von Nachteil bei der bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch deren relativ hoher Energieverbrauch für die Speisung der einzelnen Lichtschranken.

Es ist ferner eine Lichtschranke mit mehreren mittels eines einzigen Impulsgebers periodisch und innerhalb einer Periode nacheinander über einen Schalter erregbaren Elektrolumineszenzdioden bekannt (DE-AS 25 52 314), bei der die von den Elektrolumineszenzdioden abgestrahlten Lichtbündel zu einem Reflektor gelenkt, an diesem in sich reflektiert werden und eine so festgelegte Kontrollzone abtasten. Die bekannte Lichtschranke weist außerdem den einzelne Elektrolumineszenzdioden zugeordnete Fototransistoren sowie eine an den Impulsgeber angekoppelte und bei der Aufspürung von Funktionsfehlern während des Betriebs dienende Schaltungsanordnung auf. Von Nachteil bei dieser bekannten Lichtschranke ist ebenfalls, daß der Energieverbrauch für die Speisung der Elektrolumineszenzdioden relativ hoch ist.

Es ist auch schon ein Verfahren zum Betreiben einer Mehrzahl von unmittelbar zueinander benachbart an einer Arbeitsmaschine, insbesondere einer Nähmaschine, angeordneten Lichtschrankenanordnungen bekannt, deren Speisung jedoch ebenfalls einen relativ hohen Energieverbrauch bedingt (DE-OS 33 45 008).

Außerdem ist schon eine lichtelektrische Schranke mit Paaren von lichtelektrischen Sendern und Empfängern bekannt (DE-OS 26 48 631), wobei die Sender und Empfänger zu beiden Seiten einer zu überwachenden Ebene angeordnet sind. Die lichtelektrischen Sender und Empfänger sind dabei zwar in einer vorgebbaren Reihenfolge mittels Taktsignalen für das Senden bzw. den Empfang eingeschaltet; von Nachteil ist jedoch ebenfalls, daß für die Stromversorgung der verschiedenen Paare von lichtelektrischen Sendern und Empfängern ebenfalls mit einem relativ hohen Energieverbrauch zu rechnen ist.

Im Zusammenhang mit einer Ablagevorrichtung für zahnärtzliche Handstücke ist es bereits bekannt (EP-A1-00 05 791), für jedes Handstück ein hülsen- oder ringförmiges Halterungsteil und eine Schalteinrichtung mit Schaltmitteln im Bereich des Halterungsteiles vorzusehen, welche bei Entnahme bzw. Ablage des Handstücks aus dem bzw. in das Halterungsteil durch das Handstück betätigt werden. Dabei sind als Schaltmittel berührungslos ansprechende Schaltglieder in Form von Lichtschranken oder Näherungsschalter vorgesehen. Dabei ist auch in diesem Fall im Zusammenhang mit der Speisung der erwähnten Schaltglieder von einem relativ hohen Energieverbrauch auszugehen.

Es ist schließlich auch schon eine Sicherheitsanordnung bekannt (DE-OS 25 30 000), die für eine Licht-Schutzvorrichtung dient. Dabei sind eine Einrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahls sowie Einrichtungen zur Erzeugung eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von dem betreffenden Lichtstrahl vorgesehen. Eine Impulsgeneratoreinrichtung steuert bei der bekannten Sicherheitsanordnung zumindest eine Lichtabgabeeinrichtung, welche eine fotoelektrische Einrichtung mit einem aus Lichtimpulsen bestehenden Lichtimpulsstrahl beleuchtet. Am Ausgang der fotoelektrischen Einrichtung ist eine Diskriminatoranordnung angeschlossen, die so ausgelegt ist, daß sie ein Ausgangssignal lediglich in dem Fall liefert, daß der Lichtstrahl die fotoelektrische Einrichtung beleuchtet hat. Auch bei dieser bekannten Sicherheitsanordnung ist in nachteiliger Weise mit einem relativ hohen Energieverbrauch zu rechnen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß mit insgesamt relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand und zugleich mit geringerem Energieverbrauch ausgekommen werden kann, um das Vorhandensein bzw. die Entnahme von Gegenständen in bzw. aus Aufnahmen ermitteln zu können.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß sie mit einem besonders geringen Energieverbrauch für die Speisung der einzelnen Lichtschranken auskommt und sich zugleich durch einen relativ geringen Schaltungsaufwand auszeichnet. Von Vorteil ist ferner, daß zugleich die Lebensdauer der Lichtschranken im Vergleich zur bisher üblichen Betriebsweise von Lichtschranken erhöht ist.

Bei Ausgestaltung der Erfindung durch die im Anspruch 2 gekennzeichnete Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß mit relativ geringem Ansteuerungsaufwand für die einzelnen Lichtabgabeelemente ausgekommen werden kann.

Bei Ausgestaltung der Erfindung durch die im Anspruch 3 gekennzeichnete Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß zum Ansprechen des UND-Gliedes führendes Fremdlicht kein störendes Setzen des zugehörigen bistabilen Kippgliedes hervorrufen kann, da nämlich unmittelbar nach Ansprechen des UND-Gliedes vom zugehörigen Exklusiv- ODER-Glied ein Rücksetzsignal an das betreffende Kippglied abgegeben wird.

Bei Ausgestaltung der Erfindung durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Maßnahme ergibt sich der Vorteil, daß eine definierte Grundeinstellung der genannten Schaltungselemente nach der Inbetriebnahme gewährleistet ist.

Bei Ausgestaltung der Erfindung durch die im Anspruch 5 gekennzeichnete Maßnahme ergibt sich der Vorteil einer besonders einfachen, aber dennoch sicheren Ansteuerung der Zählanordnung. Die Anzahl der Impulse pro Impulsgruppe wird dabei vorzugsweise der Anzahl der vorhandenen Lichtschranken entsprechen. Die erwähnten Impulsgruppenpausen können relativ lang sein; sie dürfen allerdings nicht solange sein, daß z. B. der Zahnarzt auf die Reaktion von der jeweiligen Lichtschranke her warten muß. Bei beispielsweise sechs Lichtschranken kann die Einschaltzeit je Lichtschranke in der Größenordnung von 50 µs liegen, und die Impulsgruppenpause kann beispielsweise 5 ms betragen. Damit ergibt sich für sechs Lichtschranken eine gesamte Einschaltzeit von 300 µs.

Bei Ausgestaltung der Erfindung durch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Maßnahme ergibt sich der Vorteil einer weiteren Stromersparnis und Erhöhung der Lebensdauer der Lichtschrankenelemente.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt in einem Impulsdiagramm den Verlauf von Impulsen an verschiedenen Schaltungspunkten bei der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild einer Schaltungsan­ ordnung gezeigt, die zum Ermitteln des Vorhandenseins bzw. der Entnahme von Gegenständen, und zwar insbe­ sondere von zahnärztlichen Behandlungsinstrumenten, in bzw. aus Aufnahmen dient. Den betreffenden Aufnahmen sind dabei Lichtschranken zugehörig, von denen in Fig. 1 eine Lichtschranke 1 dargestellt ist. Diese Licht­ schranke weist ein Lichtabgabeelement 2 und ein Licht­ aufnahmeelement 3 auf. Das Lichtabgabeelement 2 kann eine Lumineszenzdiode sein, und das Lichtaufnahme­ element 3 kann ein Fototransistor oder ebenfalls eine Lumineszenzdiode sein.

Die Lumineszenzdiode 2 liegt im Kollektorkreis eines Transistors 4, der mit seinem Emitter an Erde bzw. Masse liegt und dessen Basis an einem Ausgang b eines Zählers 5 angeschlossen ist. Der Zähler 5 ist mit einem Zähleingang C am Ausgang eines Impulsgenera­ tors 6 angeschlossen, der zyklisch wiederholt Impulse an den Zähler abgibt und damit dessen Zählerstellung entsprechend ändert. Ein Ausgang des betreffenden Zäh­ lers 5 ist mit einem Zählerrücksetzeingang R verbunden, auf dessen Ansteuerung hin der Zähler 5 in eine de­ finierte Ausgangsstellung gelangt.

Die im Kollektorkreis des Transistors 4 liegende Lumineszenzdiode 2 ist über einen Widerstand 7 mit einem Kondensator 8 verbunden, der als Pufferkonden­ sator über einen Widerstand 9 an einem Schaltungspunkt 10 angeschlossen ist, an welchem eine Speisespannung von z. B. +5 V liegen kann. Die Speisung der Lumineszenz­ diode 2 erfolgt damit nicht unmittelbar von der Speise­ spannungsquelle her, sondern sie erfolgt über den Pufferkondensator 12.

Der Transistor 3 der Lichtschranke 1 liegt mit seinem Emitter an Erde bzw. Masse, und mit seinem Kollektor liegt er über einen Widerstand 11 an dem Speise­ spannungspunkt 10. Mit dem Kollektor des Transistors 3 ist der Eingang eines Impulsformers 12 verbunden, bei dem es sich um einen Schmitt-Trigger handeln kann. Der Ausgang dieses Impulsformers 12 ist mit dem einen Ein­ gang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Gliedes 13 und mit dem einen Eingang eines zwei Eingänge auf­ weisenden Exklusiv-ODER-Gliedes 14 verbunden. Die anderen Eingänge dieser beiden Verknüpfungsglie­ der 13, 14 sind gemäß Fig. 1 am Ausgang b des Zäh­ lers 5 angeschlossen.

Das UND-Glied 13 ist mit seinem Ausgang an einem Ein­ stell- bzw. Setzeingang d eines bistabilen Kippglie­ des 15 angeschlossen. Das Exklusiv-ODER-Glied 14 ist mit seinem Ausgang an einem Rücksetzeingang e des genannten Kippgliedes 15 angeschlossen. Mit einem weiteren Rücksetzeingang ist das betreffende Kipp­ glied 15 an einer sogenannten Systemrücksetzlei­ tung 16 angeschlossen, die bei Inbetriebnahme der gesamten Schaltungsanordnung ein Rücksetzsignal führt. Mit dieser Leitung kann auch der Zähler 5 mit einem entsprechenden Rücksetzeingang verbunden sein.

Das zuvor erwähnte bistabile Kippglied 15 ist aus­ gangsseitig mit einem Eingang f einer Ablagelogik 17 verbunden, welche den Ablagezustand der einzelnen Gegenstände bzw. zahnärztlichen Behandlungsinstrumente festhält und verknüpft, die mit Hilfe von der Licht­ schranke 1 entsprechenden Lichtschranken überwacht werden. An dieser Stelle sei angemerkt, daß der zuvor betrachteten Schaltungsanordnung entsprechende Schal­ tungsanordnungen in einer der Anzahl der zu über­ wachenden Gegenstände bzw. zahnärztlichen Behandlungs­ instrumente entsprechenden Anzahl an weiteren Ausgängen des Zählers 5 und an weiteren Eingängen der Ablage­ logik 17 angeschlossen sein werden. Die Ablagelogik 17 gibt Ausgangssignale an Schaltmittel 18 ab, auf die hier nicht weiter eingegangen zu werden braucht.

In Fig. 2 sind in einem über die Zeitachse t aufge­ tragenen Impulsdiagramm die Verläufe von an verschie­ denen Schaltungspunkten bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 auftretenden Impulsen angedeutet. Dabei sind in Fig. 2 längs der Ordinate die Buchstaben a, b, c, d, e und f angegeben; die in den entsprechenden Zeilen angedeuteten Impulse treten an den entsprechend bezeichneten Schaltungspunkten bei der Schaltungsan­ ordnung gemäß Fig. 1 auf. Dabei ist angenommen, daß die Impulse der einzelnen Impulsfolgen jeweils mit einem dem Binärwert "1" entsprechenden Pegel auftreten, während die zwischen den Impulsen auftretenden Impuls­ pausen mit einem dem Binärwert "0" entsprechenden Pegel auftreten.

Die in Fig. 2a dargestellten Impulse treten am Ausgang a des Impulsgenerators 6 gemäß Fig. 1 auf. Diese Impulse werden von dem Zähler 5 gezählt, der an seinem Aus­ gang b die in Fig. 2b dargestellten Impulse abgibt. Dabei erkennt man, daß die Impulspausen zwischen den Impulsen gemäß Fig. 2b relativ lang sind.

Ist der Lichtweg der Lichtschranke 1 freigegeben, da ein zuvor dort vorhandener Gegenstand entfernt worden ist, so führt die Abgabe eines Impulses vom Ausgang b des Zählers 5 dazu, daß auch vom Ausgang c des Impuls­ formers 12 ein Impuls abgegeben wird. Damit ist zu diesem Zeitpunkt die UND-Bedingung des UND-Gliedes 13 erfüllt, so daß auch dem Setzeingang d des bistabilen Kippgliedes 15 ein Setzimpuls gemäß Fig. 2d zugeführt wird. Auf diesen Setzimpuls hin gibt das Kippglied 15 an den Eingang f der Ablagelogik 17 ein Einstellsignal gemäß Fig. 2f ab. Dieses Einstellsignal wird solange abgegeben, bis das bistabile Kippglied 15 wieder zu­ rückgesetzt wird. Dies ist gemäß Fig. 2e, rechter Teil, dann der Fall, wenn vom Ausgang des Exklusiv-ODER- Gliedes 14 ein Ausgangsimpuls abgegeben wird. Einen solchen Ausgangsimpuls gibt das Exklusiv-ODER-Glied 14 dann ab, wenn der Lichtweg der Lichtschranke 1 unter­ brochen ist. In diesem Fall ist nämlich die Exklusiv- ODER-Bedingung erfüllt. Diese Bedingung war im übrigen auch vor der Freigabe der Lichtschranke 1 erfüllt, wie dies aus dem linken Teil gemäß Fig. 2e hervorgeht. An dieser Stelle sei angemerkt, daß das Exklusiv-ODER- Glied 14 damit besonders gut geeignet ist, bei fehler­ haftem Ansprechen des UND-Gliedes 13 infolge Eintretens von Fremdlicht in den Transistor 3 eine fehlerhafte Betriebsweise zu vermeiden. Das Exklusiv-ODER-Glied 14 würde nämlich bei Auftreten des Fremdlichtes während der Dauer der Pausen zwischen aufeinanderfolgend auf­ tretenden Impulsen am Ausgang b des Zählers 5 an­ sprechen und jeweils ein Rücksetzsignal an das bista­ bile Kippglied 15 abgeben.

Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zum Ermitteln des Vorhandenseins bzw. der Entnahme von Gegenständen, insbesondere von zahnärztlichen Behandlungsinstrumenten, in bzw. aus Aufnahmen, mit den betreffenden Aufnahmen zugehörigen Lichtschranken (1), die jeweils ein Lichtabgabeelement (2) und ein Lichtaufnahmeelement (3) enthalten, mit dem eine Auswerteschaltung (17) verbunden ist,
wobei die Lichtabgabeelemente (2) der Lichtschranken (1) nacheinander impulsweise wirksam gesteuert werden,
wobei die Auswerteschaltung (13, 14, 15, 17) mit den Lichtabgabeelementen (2) und den Lichtaufnahmeelementen (3) zugeordneten unterschiedlichen Ausgängen (b) einer von einem Impulsgenerator (6) abgegebene Impulse zählenden Zählanordnung (5) verbunden ist
und wobei mit dem Ausgang des jeweiligen Lichtaufnahmeelements (3) der eine Eingang eines zwei Eingänge aufweisenden UND-Glieds (13) verbunden ist, dessen anderer Eingang mit dem Ausgang (b) der Zählanordnung (5) verbunden ist, an dem das zugehörige Lichtabgabeelement (2) angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Lichtabgabeelement (2) der Lichtschranke (1) jeweils mit einer einen Kondensator (8) enthaltenden Speiseschaltung (7, 8, 9, 10) verbunden ist, deren Kondensator (8) während der Dauer zwischen aufeinanderfolgenden Wirksamsteuerungen des zugehörigen Lichtabgabeelements (2) auf seine Speisespannung aufgeladen wird,
daß der Ausgang des genannten UND-Gliedes (13) mit einem Einstelleingang eines bistabilen Kippgliedes (15) verbunden ist
und daß das bistabile Kippglied (15) mit einem Ausgang an dem Eingang der Auswerteschaltung (17) angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabgabeelemente (2) in den Lastkreisen von Transistoren (4) liegen, deren Steuerelektroden mit den unterschiedlichen Ausgängen (b) der Zählanordnung (5) verbunden sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das bistabile Kippglied (15) mit einem Setzeingang als seinem Einstelleingang und einem gesonderten Rücksetzeingang (R) versehen ist, mit welchem der Ausgang eines Exklusiv-ODER- Gliedes (14) verbunden ist, dessen Eingänge mit den Eingängen des UND-Gliedes (14) verbunden sind.

4. Schaltungsanordnung nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zählanordnung (5) und das bistabile Kippglied (15) jeweils mit einem gesonderten Rücksetzeingang an einer bei Inbetriebsetzung ein bestimmtes Signal führenden Systemrücksetzleitung (16) angeschlossen sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator (6) so ausgelegt ist, daß er seine Ausgangsimpulse in Impulsgruppen mit zwischen diesen liegenden Impulsgruppen-Pausen abgibt.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ermittlung der Entnahme eines Gegenstandes bzw. eines zahnärztlichen Behandlungsinstrumentes aus einer Aufnahme die impulsweise Wirksamsteuerung der Lichtabgabeelemente (2) der den übrigen Gegenständen bzw. zahnärztlichen Behandlungsinstrumenten zugehörigen Lichtschranken gesperrt ist.