DE3621961A1 - Reflexlichtschranke zur beruehrungslosen nachfuehrung eines geraetes - Google Patents
Reflexlichtschranke zur beruehrungslosen nachfuehrung eines geraetesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Reflexlichtschranke
zur berührungslosen Nachführung eines Gerätes, beispiels
weise einer Operationslampe, und besteht aus Infrarot-
Licht-Sender und Infrarot-Licht-Empfänger, deren von
einem Trippel-Prisma-Reflektor aufgenommenen Signale
mittels einer Logikschaltung auswertbar sind.
Bei den bekannten Vierquatrantenreflexlichtschranken
sind vier einzelne handelsübliche Lichtsender sowie vier
Lichtempfänger derart in einem Viereck angeordnet, daß
die Einschaltkeulen ebenfalls ein Viereck bilden. Wird
in den Überschneidungsbereich dieser vier Empfangskeulen
ein Trippelspiegel als Reflektor gehalten, sind alle
vier Ausgänge geschaltet. Bewegt man den Trippelspiegel
aus dem Überschneidungsbereich heraus, schalten ein oder
zwei Ausgänge ab. Mit einer Logikschaltung in Verbindung
mit Servomotoren kann somit die Vierquatrantenreflexlicht
schranke und das zu steuernde Gerät dem Trippelspiegel
nachgeführt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise
der Leuchtfleck einer Operationsleuchte exakt auf einen
bestimmten Punkt ausgerichtet werden, ohne die Lampe
zu berühren.
Diese Anordnung der Lichtsender und der Lichtempfänger
in einem Gehäuse erfordert einen großen Bauraum und Bau
aufwand, zumal die einzelnen Bauteile auch die zugehörige
Elektronik beinhaltet. Außerdem ist das Ausrichten der
einzelnen Bauteile mit großen Schwierigkeiten und Zeitauf
wand verbunden, da die Lichtsender und/oder Lichtempfänger,
um den Überschneidungsbereich relativ klein zu halten,
geringfügig schräg zur Längsachse gestellt sind und die
Empfangskeulen eines Empfangsgerätes, bedingt durch die
Toleranzen der Opto-Bauelemente, nicht parallel zu dessen
mechanischer Achse verläuft. Des weiteren können Inter
ferenzen zwischen den mit getakteten Infrarotlicht arbei
tenden Lichtsendern auftreten. Dies kann bei zwei benach
barten Sendern zum Flattern am Schaltpunkt führen. Die
bekannten Reflexlichtschranken erfordern demnach eine
hohe Investition und sind nicht einfach in der Handhabung.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Reflexlicht
schranke der vorgenannten Gattung zu schaffen, die ein
facher in der konstruktiven Ausgestaltung und damit kosten
günstiger herstellbar als die bekannte Ausführungsart
ist und die vor allem kleiner als diese baut. Des weiteren
soll vermieden werden, daß die einzelnen Opto-Bauelemente
auszurichten sind und daß Interferenzen auftreten.
Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß um
einen zentralen Infrarot-Licht-Sender drei oder mehrere,
vorzugsweise vier Infrarot-Licht-Empfänger gleichmäßig
über den Umfang verteilt auf einem Träger angeordnet sind.
Sehr zweckmäßig ist es hierbei, den Infrarot-Licht-
Sender als Breitstrahler mit einem großen Öffnungswinkel α
von ca. 10-20° auszulegen und daß die Infrarot-Licht-
Empfänger jeweils einen kleinen Öffnungswinkel β von
ca. 2-6° zur Bildung gebündelter Empfängerkeulen
aufweisen, wobei der Öffnungswinkel α des Infrarot-Licht-
Senders und die Öffnungswinkel β der Infrarot-Licht-Empfänger
derart aufeinander abgestimmt sein sollten, daß die Empfän
gerkeulen der Infrarot-Licht-Empfänger innerhalb der Sende
keule des Infrarot-Senders angeordnet sind.
Zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel α und β
bei gleichen in einer Ebene angebrachten und im Durchmesser
gleich bemessenen Optiklinsen sollte der Infrarot-Licht-
Sender mit einem geringeren Abstand zu diesen angeordnet
sein als die Infrarot-Licht-Empfänger, bei in einer Ebene
mit den Infrarot-Licht-Empfängern angeordnetem Infrarot-Licht-
Sender sollte dieser dagegen mit einer Optiklinse versehen
sein, die eine größere Brennweite als die Optiklinsen der
Infrarot-Licht-Empfänger aufweist.
Wird eine Reflexlichtschranke gemäß der Erfindung ausgebil
det, ist nur noch ein Infrarot-Licht-Sender, der als Breit
strahler ausgelegt werden kann und mitunter keine Linse auf
weisen muß, erforderlich, um mit Hilfe eines Trippel-Prisma-
Reflektors und den konzentrisch um den Lichtsender angeord
neten Licht-Empfängern ein Gerät berührungslos auf eine be
stimmte Stelle auszurichten. Da gegenüber der bekannten Aus
gestaltung drei Lichtempfänger weniger benötigt werden, ist
der Bauaufwand, vor allem aber der Platzbedarf, erheblich
verringert, auch sind aufwendige Ausrichtarbeiten nicht mehr
erforderlich und Interferenzen können nicht mehr auftreten.
Des weiteren wird der Schaltungsaufwand reduziert und die
Stromaufnahme verkleinert. Und da mehr Bauraum zur Verfügung
steht, können für die Opto-Bauelemente größere Brennweiten
gewählt werden, so daß sich Toleranzen nicht auswirken. Die
erfindungsgemäße Reflexlichtschranke bietet demnach Vortei
le wirtschaftlicher Art und ist einfach in der Montage und
der Handhabung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß
der Erfindung ausgebildeten Reflexlichtschranke zur be
rührungslosen Nachführung eines Gerätes dargestellt, das
nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:
Fig. 1 die Anordnung eines Infrarot-Licht-Senders
und der zugeordneten Infrarot-Licht-Empfänger
in einem Blockschaltbild,
Fig. 2 die Anordnung des Lichtsenders und der Licht
empfänger nach Fig. 1 in einem Gehäuse in
Vorderansicht,
Fig. 3 den Verlauf der Sendekeule und der Empfangs
keulen der Opto-Bauelemente nach den Fig.
1 und 2 und
Fig. 4 und 5 die Anordnung der Opto-Bauelemente in einem
Gehäuse, jeweils in einem achssenkrechten
Schnitt in unterschiedlichen Ausgestaltungen.
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeich
nete Reflexlichtschranke besteht aus einem auf einem Trä
ger 2 zentrisch angeordneten Infrarot-Licht-Sender 3
und vier konzentrisch zu diesem angebrachten Infrarot-
Licht-Empfängern 5, 6, 7 und 8, die über Logik-Schal
tungen 14, 15, 16 und 17 sowie Steuerleitungen 18, 19,
20 und 21 mit einem Steuergerät 13 verbunden sind. Der
Lichtsender 3 ist hierbei als Breitstrahler ausgebildet,
so daß, wie dies der Fig. 3 entnommen werden kann, eine
großflächige Sendekeule 4 besteht, die Lichtempfänger
5, 6 , 7 und 8 dagegen weisen gebündelte Empfangskeu
len 9, 10, 11 und 12 auf. Die Opto-Bauelemente der Re
flexlichtschranke 1 sind somit nicht in besonderer Weise
zueinander auszurichten, auch werden Toleranzen ausge
glichen.
Der Öffnungswinkel α des Lichtsenders 3 beträgt etwa
10-20°. Dies kann gemäß Fig. 4 dadurch bewerkstelligt
werden, daß der Abstand des Lichtsenders 3 zwischen die
sem und der zugeordneten Optik-Linse 22 kürzer gewählt
wird, als der Abstand zwischen den Lichtempfängern 5
bzw. 6 und deren Optik-Linsen 23 bzw. 24.
Bei Anordnung des Lichtsenders 3 und der Lichtempfänger
5 und 6 in einer Ebene kann, wie dies der Fig. 5 zu
entnehmen ist, zu dem gleichen Zweck die Optiklinse 22′
des Lichtsenders 3 mit einer anderen, d.h. einer länge
ren Brennweite ausgestattet werden als die Optiklinsen
23′ und 24′ der Lichtempfänger 5 bzw. 6. Den Infrarot-
Licht-Empfängern 5, 6, 7 und 8 sind somit Empfänger-Keulen
9, 10, 11 und 12 zugeordnet, die unter einem Winkel b
2-6° verlaufen.
Mittels eines Trippel-Prisma-Reflektors, durch den die
vorzugsweise gepulst abgegebenen Lichtstrahlen des Infra
rotsenders 3 zurückgeworfen und von den Lichtempfängern
5, 6, 7 und 8 aufgenommen werden, kann somit mit Hilfe
der Logikschaltungen 14, 15, 16 und 17 und des Steuer
gerätes 13 ein mit der Reflexlichtschranke 1 versehenes
Gerät, z.B. eine Operationslampe, berührungslos ausge
richtet werden.
Claims (6)
1. Reflexlichtschranke zur berührungslosen Nachführung
eines Gerätes, beispielsweise einer Operationslampe
oder dgl., bestehend aus Infrarot-Licht-Sender und
Infrarot-Licht-Empfänger, deren von einem Trippel-
Prisma-Reflektor aufgenommenen Signale mittels einer
Logikschaltung auswertbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß um einen zentralen Infrarot-Licht-Sender (3) drei
oder mehrere, vorzugsweise vier Infrarot-Licht-Empfänger
(5, 6, 7, 8) gleichmäßig über den Umfang verteilt
auf einem Träger (2) angeordnet sind.
2. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Infrarot-Licht-Sender (3) als Breitstrahler
mit einem großen Öffnungswinkel α von ca. 10-20°
ausgelegt ist.
3. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6, 7, 8) jeweils
einen kleinen Öffnungswinkel β von ca. 2-6° zur
Bildung gebündelter Empfängerkeulen (9, 10, 11, 12)
aufweisen.
4. Reflexlichtschranke nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Öffnungswinkel α des Infrarot-Licht-Senders
(3) und die Öffnungswinkel β der Infrarot-Licht-
Empfänger (5, 6, 7, 8) derart aufeinander abgestimmt
sind, daß die Empfängerkeulen (9, 10, 11, 12) der
Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6, 7, 8) innerhalb der
Sendekeule (4) des Infrarot-Licht-Senders (3) ange
ordnet sind.
5. Reflexlichtschranke nach einem oder mehreren der
Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel
α und β bei gleichen in einer Ebene angebrachten
und im Durchmesser gleich bemessenen Optiklinsen
(22, 23, 24) der Infrarot-Licht-Sender (3) mit einem
geringeren Abstand zu diesen angeordnet ist als die
Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6).
6. Reflexlichtschranke nach einem oder mehreren der
Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel
α und β bei in einer Ebene mit den Infrarot-Licht-
Empfängern (5, 6) angeordneten Infrarot-Licht-Sender
(3) dieser mit einer Optiklinse (22′) versehen ist,
die eine größere Brennweite als die Optiklinsen (23′, 24′)
der Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6) aufweist.
Priority Applications (1)
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Publications (1)
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