DE3841665A1 - Circuit for monitoring the function of a light barrier - Google Patents
Circuit for monitoring the function of a light barrierInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zum Überwachen der Funktion einer Lichtschranke, die eine Lichtquelle, eine einen Lichtweg wiederholt unterbrechende Vorrichtung und ein lichtempfindliche Empfangselement aufweist.The present invention relates to a circuit for Monitor the function of a light barrier, the one Light source, one that repeatedly interrupts a light path Device and a light-sensitive receiving element having.
Lichtschranken, die eine Lichtquelle, eine einen Lichtweg wiederholt unterbrechende Vorrichtung und ein lichtemp findliches Empfangselement aufweisen, werden beispiels weise zum Erfassen der Drehzahl von Motoren eingesetzt. Bei einem derartigen Anwendungsbereich sind beispielsweise eine Leuchtdiode, die die Lichtquelle bildet, und ein Phototransistor, der das lichtempfindliche Empfangselement bildet, einander gegenüber in einer festen Lagebeziehung zum Gehäuse des Motors angeordnet. Zwischen der Leucht diode und dem Fototransistor liegt eine Blendenscheibe, die in regelmäßigen Winkelabständen mit fensterartigen Ausnehmungen versehen ist. Bei einer Drehung des Motors mit einer bestimmten Drehzahl wird der Lichtweg von der Lichtquelle zum Empfangselement durch die Blendenscheibe mit einer Frequenz unterbrochen, die proportional zur Drehzahl des Motores ist. Daher kann aus der vom Empfangs element abgegebenen Impulszahl pro Zeiteinheit oder der Impulsfrequenz die Motordrehzahl abgeleitet werden.Light barriers, one light source, one light path repeated interrupting device and a light temp have sensitive receiving element, for example used to detect the speed of motors. In such an application, for example a light emitting diode that forms the light source, and a Phototransistor, which is the photosensitive receiving element forms, opposite each other in a fixed positional relationship arranged to the housing of the motor. Between the lights diode and the phototransistor is an aperture plate, the at regular angular intervals with window-like Recesses is provided. When the engine rotates at a certain speed, the light path from the Light source to the receiving element through the aperture disc interrupted at a frequency proportional to Speed of the motor is. Therefore, from the reception element delivered pulse number per unit of time or Pulse frequency the engine speed can be derived.
Wenn nun beispielsweise bei einer derartigen, bekannten Lichtschranke die Lichtquelle oder das Empfangselement oder einzelne Fenster der Blendenscheibe durch Verschmut zungen, wie beispielsweise Staub, Abrieb, Schmiermittel oder andere Substanzen zugesetzt werden, so kann es dazu kommen, daß nur noch ein Teil der sich an dem Empfangs element vorbeibewegenden fensterartigen Ausschnitte der Blendenscheibe als Puls am Ausgang des Empfangselementes erscheint. Hierdurch kommt es zu einer fehlerhaften oder fehlenden Erfassung der Motordrehzahl, was in einem sicherheitsrelevanten Bereich, wie beispielsweise der Medizintechnik, ein nicht hinnehmbares Risiko darstellt.If, for example, in such a known Photoelectric switch the light source or the receiving element or individual windows of the aperture plate due to dirt tongues such as dust, abrasion, lubricants or other substances are added, it can do so come that only a part of the reception element moving window - like sections of the Aperture disk as a pulse at the output of the receiving element appears. This leads to a faulty or missing detection of engine speed, what in a security-relevant area, such as the Medical technology represents an unacceptable risk.
Es ist im Stand der Technik bereits bekannt, die Erfas sungszuverlässigkeit einer Lichtschranke zur Drehzahlüber wachung von Motoren dadurch zu verbessern, daß anstelle einer einzigen Lichtschranke zwei voneinander winkelmäßig um die Motorachse versetzt angeordnete Lichtschranken ein gesetzt werden. Dies bedingt einerseits einen relativ hohen technischen und räumlichen Aufwand. Andererseits können durch diese Maßnahme nicht solche FehIer vollstän dig ausgeschlossen werden, die durch ein teilweises Zu setzen der fensterartigen Ausschnitte der Schlitzblende bedingt sind, da derartige Einflüsse auf beide Licht schranken gIeichmäßig einwirken können.It is already known in the prior art, the Erfas reliability of a light barrier for speed transfer to improve the monitoring of engines by using instead a single light barrier two angularly from each other light barriers arranged offset around the motor axis be set. On the one hand, this requires a relative high technical and spatial expenditure. On the other hand Such measures cannot completely eliminate such errors dig excluded by a partial Zu set the window-like cutouts of the slit diaphragm are conditional, since such influences on both light barriers can act equally.
Gegenüber diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Über wachen der Funktion einer Lichtschranke der eingangs ge nannten Art anzugeben, die bei niedrigem konstruktivem Aufwand und niedrigen räumlichen Abmessungen eine zuver lässige Erfassung der Fehlfunktion der Lichtschranke er möglicht.The present is in relation to this prior art Invention, the object of a circuit for over monitor the function of a light barrier at the beginning specified type to indicate that at low constructive Effort and low spatial dimensions a verver casual detection of the malfunction of the light barrier possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Schaltung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angege benen Merkmalen gelöst.This object is achieved by a circuit the type mentioned in the preamble of claim 1 indicated in the characterizing part of claim 1 characteristics resolved.
Bei der erfindungsgemäßen Schaltung sind dem Empfangs element zwei Schaltungen mit unterschiedlicher Ansprechschwelle nachgeschaltet, die an eine gemeinsame Auswerteschaltung angeschlossen sind, die ein eine Fehlfunktion der Lichtschranke anzeigendes Signal erzeugt, wenn Pulse von einer Schaltung empfangen werden und nicht eine entsprechende Anzahl von Pulsen von der anderen Schaltung während einer betreffenden Zeiteinheit empfangen werden.In the circuit according to the invention are the reception element two circuits with different Response threshold connected to a common Evaluation circuit are connected, the one a Malfunction of the light barrier indicating signal generated, when pulses are received from a circuit and not a corresponding number of pulses from the other Circuit received during a relevant time unit will.
Der Grundgedanke der erfindungsgemäßen Schaltung liegt darin, daß eine nachlassende Amplitude des periodisch schwankenden Erfassungssignales des Empfangselementes, die beispielsweise durch teilweise verschmutzte Ausschnitte der durch eine Schlitz- oder Lochblende gebildeten, den Lichtweg unterbrechenden Vorrichtung hervorgerufen wird, dadurch erfaßt wird, daß das in seiner Amplitude geschwächte Signal nur noch die Ansprechschwelle der Schaltung mit der kleineren Ansprechschwelle übersteigt, so daß nur eine der beiden Schaltungen eine dem Eingangssignal entsprechende Ausgangssignalpulskette erzeugt. Das Auftreten von nur einer Ausgangssignal pulskette oder von einzelnen, fehlenden Pulsen am Ausgang der Schaltung mit der größeren Schwelle bei Vorliegen einer Pulskette am Ausgang der Schaltung mit der kleineren Schwelle ist somit ein digital leicht erfaßbares Indiz für eine beispielsweise durch eine Verschmutzung bewirkte nachlassende Funktion der Lichtschranke.The basic idea of the circuit according to the invention is in that a decreasing amplitude of the periodically fluctuating detection signal of the receiving element, the for example due to partially soiled cutouts the one formed by a slit or perforated diaphragm Light path interrupting device is caused is detected in that the amplitude weakened signal only the response threshold of the Circuit with the lower response threshold exceeds so that only one of the two circuits one the Input signal corresponding output signal pulse chain generated. The appearance of only one output signal pulse chain or of individual, missing pulses at the output the circuit with the larger threshold if present a pulse chain at the output of the circuit with the smaller one Threshold is therefore an easy digitally detectable indication of one caused, for example, by pollution deteriorating function of the light barrier.
Bevorzugte Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred configurations of the present invention are Subject of the subclaims.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung zum Überwachen der Funktion einer Lichtschranke wird nach folgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:An embodiment of the circuit according to the invention is used to monitor the function of a light barrier following with reference to the accompanying drawings explained in more detail. It shows:
Fig. 1 die Draufsicht auf einen Elektromotor mit einer erfindungsgemäßen Lichtschranke, die mittels der erfindungsgemäßen Schaltung überwachbar ist, teilweise in Schnittdar stellung; Figure 1 is a plan view of an electric motor with a light barrier according to the invention, which can be monitored by means of the circuit according to the invention, partially in section.
Fig. 2 eine Seitenansicht des in Fig. 1 gezeigten Motores, größtenteils in Querschnittsdar stellung; und Fig. 2 is a side view of the engine shown in Fig. 1, mostly in a cross-sectional position; and
Fig. 3 ein Schaltungsdiagramm der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung für die erfindungsge mäß ausgestaltete Lichtschranke. Fig. 3 is a circuit diagram of the monitoring circuit according to the invention for the light barrier in accordance with the invention.
Wie in den Fig. 1 und 2 zu sehen ist, hat ein Motor, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, ein Gehäuse 2 und eine Welle 3. Auf der Welle ist eine erste Schlitzblende 4 befestigt, die sich gemeinsam mit der Welle 3 dreht. Die erste, sich drehende Schlitz blende ist mit einer Mehrzahl von fensterförmigen Aus nehmungen 5 versehen, die in gleichen winkelmäßigen Ab ständen gegeneinander versetzt angeordnet sind. Der ersten, sich mit der Welle 3 drehenden Schlitzblende 4 liegt eine feststehende zweite Schlitzblende 6 parallel gegenüber, wobei sich die zweite Schlitzblende zumindest über ein Winkelsegment der ersten Schlitzblende parallel zu dieser erstreckt. In der zweiten Schlitzblende 6 ist eine Mehrzahl von fensterförmigen Ausnehmungen 7 vorge sehen, deren gegenseitige Winkelabstände vorzugsweise den gegenseitigen Winkelabständen der Ausnehmungen 5 in der ersten Schlitzblende 4 entsprechen.As can be seen in FIGS. 1 and 2, a motor, which is designated in its entirety by reference number 1 , has a housing 2 and a shaft 3 . A first slit diaphragm 4 , which rotates together with the shaft 3, is attached to the shaft. The first, rotating slit aperture is provided with a plurality of window-shaped recesses 5 , which are offset from one another at the same angular positions. A fixed second slit 6 lies parallel to the first slit 4 rotating with the shaft 3, the second slit 6 extending parallel to the first slit at least over an angular segment. In the second slit 6 , a plurality of window-shaped recesses 7 is provided, the mutual angular distances of which preferably correspond to the mutual angular distances of the recesses 5 in the first slit 4 .
Gegenüber dem Gehäuse 2 ortsfest angeordnet liegt eine Lichtquelle 8, die durch eine lichtemittierende Diode gebildet wird, und ein Empfangselement 9, das durch einen Fototransistor gebildet wird. Es sei jedoch angemerkt, daß auch andere Ausgestaltungen von Lichtquellen 8 und Licht empfangselementen 9 für die erfindungsgemäßen Zwecke ein gesetzt werden können.A light source 8 , which is formed by a light-emitting diode, and a receiving element 9 , which is formed by a phototransistor, are arranged fixedly opposite the housing 2 . However, it should be noted that other configurations of light sources 8 and light receiving elements 9 can be used for the purposes of the invention.
Bei übereinstimmender Winkelausrichtung der Ausnehmungen 5, 7 der beiden Schlitzblenden 4, 6 erstreckt sich der Lichtweg von der Lichtquelle 8 zum lichtempfindlichen Empfangselement 9 durch eine Mehrzahl von Ausnehmungen, so daß bei einer eventuellen Verschmutzung oder Verstopfung einer einzelnen fensterförmigen Ausnehmung nur eine ent sprechende prozentuale Verminderung des von dem licht empfindlichen Empfangselement 9 abgegebenen Signales auf tritt, nicht jedoch ein völliger Ausfall des die betref fende Ausnehmung darstellenden Pulses.If the angular alignment of the recesses 5 , 7 of the two slit diaphragms 4 , 6 coincides, the light path extends from the light source 8 to the light-sensitive receiving element 9 through a plurality of recesses, so that in the event of contamination or blockage of a single window-shaped recess, only a corresponding percentage reduction of the signal emitted by the light-sensitive receiving element 9 occurs, but not a complete failure of the pulse representing the relevant recess.
Die erfindungsgemäße Schaltung zum Überwachen der Funktion der Lichtschranke, die durch die Lichtquelle 8, das Empfangselement 9 und die beiden Schlitzblenden 4, 6 ge bildet wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert. In dieser Figur sind solche Teile, die den in Fig. 1 und 2 gezeigten Teilen entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, so daß eine erneute Beschreibung dieser Teile fortgelassen werden kann.The circuit according to the invention for monitoring the function of the light barrier, which is formed by the light source 8 , the receiving element 9 and the two slit diaphragms 4 , 6 , is explained in more detail below with reference to FIG. 3. In this figure, those parts which correspond to the parts shown in Figs. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, so that a renewed description of these parts can be omitted.
Die Lichtquelle 8 und das lichtempfindliche Empfangsele ment 9 werden von einer Versorgungsspannung V über Wider stände 10 bzw. 11 versorgt. Der Ausgang des lichtempfind lichen Empfangselementes 9 ist mit dem Eingang einer ersten Schaltung 12 sowie mit dem Eingang einer zweiten Schaltung 13 verbunden. Die Ansprechschwelle der ersten Schaltung 12 ist derart eingestellt, daß sie auf ein Ausgangssignal des Empfangselementes 9 oberhalb eines bestimmten ersten Pegels anspricht. Die Hysterese der zweiten Schaltung 13 ist derart eingestellt, daß sie auf ein Ausgangssignal des Empfangselementes 9 oberhalb eines zweiten Pegels anspricht, der niedriger als der erste Pegel ist. Die Ausgänge der beiden Schaltungen 12, 13 sind mit den Eingängen einer Auswerteschaltung verbunden, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 14 bezeichnet ist. Die Auswerteschaltung ist derart ausgeführt, daß sie an ihrem Ausgang 15 ein die Fehlfunktion der Lichtschranke anzeigendes Signal erzeugt, wenn Pulse von der zweiten Schaltung 13 empfangen werden und nicht eine entsprechende Anzahl von Pulsen von der ersten Schaltung 12 empfangen werden.The light source 8 and the photosensitive receiving element 9 are supplied by a supply voltage V via resistors 10 and 11 , respectively. The output of the photosensitive receiving element 9 is connected to the input of a first circuit 12 and to the input of a second circuit 13 . The response threshold of the first circuit 12 is set such that it responds to an output signal of the receiving element 9 above a certain first level. The hysteresis of the second circuit 13 is set such that it responds to an output signal of the receiving element 9 above a second level which is lower than the first level. The outputs of the two circuits 12 , 13 are connected to the inputs of an evaluation circuit, which is designated in its entirety by reference numeral 14 . The evaluation circuit is designed such that it generates a signal indicating the malfunction of the light barrier at its output 15 when pulses are received by the second circuit 13 and a corresponding number of pulses are not received by the first circuit 12 .
Eine einfache Ausgestaltung einer derartigen Auswerte schaltung, die sich dem Fachmann aufgrund der soeben fest gelegten logischen Anforderung in vielen verschiedenen Ausführungen offenbart, ist beispielshaft in der Fig. 3 angegeben. Die Auswerteschaltung kann zwei monostabile Kippstufen 16, 17 umfassen, die eingangsseitig mit den Ausgängen der beiden Schaltungen 12, 13 verbunden sind. Die Zeitkonstante dieser monostabilen Kippstufen 16, 17 ist so gewählt, daß diese nicht zwischen zwei Pulsen bei ordnungsgemäßer Funktion der Lichtschranke zurückfallen. Die erste monostabile Kippstufe 16 liegt zwischen der ersten Schaltung 12 und dem negierten Eingang eines UND-Gatters 18, während die zweite monostabile Kippstufe 17 zwischen dem Ausgang der zweiten Schaltung 13 und dem nicht-invertierenden Eingang des UND-Gatters 18 liegt, das ausgangssseitig über eine Flip-Flop-Schaltung 19 mit dem Ausgang 15 verbunden ist.A simple embodiment of such an evaluation circuit, which is evident to the person skilled in the art in many different versions due to the logical requirement just defined, is given by way of example in FIG. 3. The evaluation circuit can comprise two monostable multivibrators 16 , 17 which are connected on the input side to the outputs of the two circuits 12 , 13 . The time constant of these monostable flip-flops 16 , 17 is selected so that they do not fall back between two pulses when the light barrier is functioning properly. The first monostable multivibrator 16 lies between the first circuit 12 and the negated input of an AND gate 18 , while the second monostable multivibrator 17 lies between the output of the second circuit 13 and the non-inverting input of the AND gate 18 , which is on the output side a flip-flop circuit 19 is connected to the output 15 .
Der Ausgang der zweiten Schaltung 13 ist über eine an sich bekannte Drehzahlregelschaltung 20 mit dem Motor 1 verbunden. Eine derartige Drehzahlregelschleife ist an sich bekannt und braucht daher nicht näher erläutert zu werden.The output of the second circuit 13 is connected to the motor 1 via a speed control circuit 20 known per se. Such a speed control loop is known per se and therefore need not be explained in more detail.
Bei ordnungsgemäßer Funktion der Lichtschranke übersteigt die Amplitude am Ausgang des lichtempfindlichen Empfangs elementes 9 sowohl die Ansprechschwelle der ersten wie auch diejenige der zweiten Schaltung 12, 13. Demzufolge erscheinen an den Ausgängen der Schaltungen 12, 13 einander entsprechende Impulszüge, so daß die beiden monostabilen Kippstufen 16, 17 ständig in ihrem gesetzten Zustand bleiben. In diesem Zustand wird kein Alarmsignal am Ausgang 15 erzeugt.When the light barrier is functioning properly, the amplitude at the output of the light-sensitive receiving element 9 exceeds both the response threshold of the first and that of the second circuit 12 , 13 . Accordingly, corresponding pulse trains appear at the outputs of the circuits 12 , 13 , so that the two monostable multivibrators 16 , 17 constantly remain in their set state. In this state, no alarm signal is generated at output 15 .
Wenn die Amplitude des periodischen Signales, das von dem lichtempfindlichen Empfangselement 9 abgegeben wird, bei spielsweise aufgrund der Verschmutzung einzelner fenster förmiger Ausnehmungen 5, 7 abnimmt, so wird lediglich noch die Ansprechschwelle der Schaltung 13 über schritten. In diesem Fall gibt die Auswerte schaltung (14) ein die Fehlfunktion der Lichtschranke charakterisierendes Signal ab.If the amplitude of the periodic signal, which is emitted by the photosensitive receiving element 9 , decreases for example due to the contamination of individual window-shaped recesses 5 , 7 , then only the response threshold of the circuit 13 is exceeded. In this case, the evaluation circuit ( 14 ) emits a signal that characterizes the malfunction of the light barrier.
Claims (7)
eine erste, mit dem Empfangselement (9) an ihrem Ein gang verbundene Schaltung (12) mit einer ersten Ansprechschwelle, die so eingestellt ist, daß sie auf ein Ausgangssignal des Empfangselementes (9) oberhaIb eines bestimmten, ersten Pegels anspricht,
eine zweite, mit dem Empfangselement (9) an ihrem Ein gang verbundene Schaltung (13) mit einer zweiten Ansprechschwelle, die so eingestellt ist, daß sie auf ein Ausgangssignal des Empfangselementes (9) oberhalb eines bestimmten, zweiten Pegels, der niedriger als der erste Pegel ist, anspricht, und
eine Auswerteschaltung (14), die mit den Ausgängen der beiden Schaltungen (12, 13) verbunden ist und ein die Fehlfunktion der Lichtschranke anzeigendes Signal erzeugt, wenn sie Pulse von der zweiten Schaltung (13) empfängt und nicht eine entsprechende Anzahl von Pulsen von der ersten Schaltung (12) empfängt.1. Circuit for monitoring the function of a light barrier, which has a light source, a device repeatedly interrupting a light path and a light-sensitive receiving element, characterized by
a first circuit ( 12 ) connected to the receiving element ( 9 ) at its input with a first response threshold, which is set such that it responds to an output signal of the receiving element ( 9 ) above a certain, first level,
a second, with the receiving element ( 9 ) at its input circuit ( 13 ) having a second response threshold, which is set so that it on an output signal of the receiving element ( 9 ) above a certain, second level, which is lower than the first Level is responsive, and
an evaluation circuit ( 14 ), which is connected to the outputs of the two circuits ( 12 , 13 ) and generates a signal indicating the malfunction of the light barrier when it receives pulses from the second circuit ( 13 ) and not a corresponding number of pulses from the first circuit ( 12 ) receives.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19883841665 DE3841665A1 (en) | 1988-12-10 | 1988-12-10 | Circuit for monitoring the function of a light barrier |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3841665A1 true DE3841665A1 (en) | 1990-07-26 |
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| DE19883841665 Ceased DE3841665A1 (en) | 1988-12-10 | 1988-12-10 | Circuit for monitoring the function of a light barrier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3841665A1 (en) |
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- 1988-12-10 DE DE19883841665 patent/DE3841665A1/en not_active Ceased
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