DE4204013A1 - Reflexionslichttaster - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Reflexionslichttaster gemäß dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

In der Patentanmeldung P 40 40 225.8-52 ist vorgeschlagen worden, bei einem mit wenigstens zwei lichtempfindlichen Empfangselementen ausgerüsteten Re­ flexionslichttaster, von denen das eine für die Nahdistanz und das andere für die größere Distanz vorgesehen ist, die Tastweite (Grenzabstand) durch unterschied­ liche Verstärkung der Ausgangssignale der lichtempfindlichen Elemente stufen­ los einzustellen.

Der Schaltpunkt des Lichttasters ist dabei einer solchen Signalverstärkung zuge­ ordnet, bei der die Ausgangssignale in den beiden Empfangskanälen gleich groß sind und die Subtraktion der beiden Signalamplituden den Wert Null ergibt.

Bei bestimmten eingestellten Tastweiten (Reichweiten), bei denen der Anteil des auf das eine lichtempfindliche Element auftreffenden Reflexionslichtstrahlenbün­ dels verhältnismäßig sehr gering ist (kleiner Lichtfleck) und der das andere lichtempfindliche Element beaufschlagende Anteil des reflektierten Lichtstrah­ lenbündels entsprechend groß ist (großer Lichtfleck), muß zum Erreichen gleich großer Ausgangssignale in den beiden Empfangskanälen der Verstärkungsfaktor für das vom kleinen Lichtfleck generierte Signal entsprechend groß gewählt werden. Demzufolge werden auch Störsignale verstärkt. Dies hat zur Folge, daß einerseits der Schaltpunkt des Lichttasters nicht eindeutig definiert ist und zum anderen die lichtempfindlichen Empfangselemente exakt justiert werden müssen, wodurch sich wegen der unvermeidlichen Toleranzen ein Montagemehraufwand ergibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, neben einer Erhöhung der Betriebs­ sicherheit und Vereinfachung der Montage die Tastweite von Lichttastern der gattungsgemäßen Art zu vergrößern.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.

Mit einer derartigen Anordnung und Schaltung der photosensitiven Elemente wird gegenüber einer Zweielementen-Anordnung mit entweder positiver oder negativer Spannungs- bzw. Stromerzeugung der Vorteil erzielt, daß die jeweils generierte Spannung bzw. der erzeugte Strom je nach der Auftreffstelle des Lichtflecks sowohl positiv als auch negativ sein kann. Auf diesem Umstand ba­ siert einerseits die erzielte Reichweitenvergrößerung und andererseits eine Stör­ größen dominierende Signalerzeugung.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung erläutert.

Es zeigen: Fig. 1 eine bestimmte Position des reflektierten Lichtstrahlenbündels (Lichtflecks) auf den beiden photosensitiven Elementen eines bekannten Reflexionslichttasters.

Fig. 2 dieselbe Position des reflektierten Lichtstrahlenbündels (Lichtflecks) auf den zugeordneten photosensitiven Elementen der erfindungsgemäßen Vierelementanordnung.

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäß bestückten Licht­ tasters in Zuordnung zum Tastobjekt mit einer Schaltungsan­ ordnung für die Signalauswertung in Blockdarstellung.

In Fig. 1 sind die bei bekannten Lichttastern üblicherweise verwendeten antipa­ rallel geschalteten beiden photosensitiven Elemente mit 10 und 11 bezeichnet, wobei das Element 10 für den Nahbereich N vorgesehen und das Element 11 dem Fernbereich F zugeordnet sein soll.

Bei der dargestellten Position des reflektierten Lichtstrahlenbündels 12 (Licht­ fleck) empfängt das lichtempfindliche Element 11 (Fernelement) den überwie­ genden Anteil 12′, während der das Element 10 (Nahelement) beaufschlagende Anteil 12′′ des Lichtstrahlenbündels bzw. Lichtflecks 12 nur sehr gering ist und ein Anteil 12′′′ praktisch wirkungslos bleibt.

Bei der durch Fig. 2 veranschaulichten erfindungsgemäßen Anordnung und Schaltung der vier fotosensitiven Elemente 13, 14, 15 und 16, von denen die Elemente 13 und 15 dem Nahbereich 15 N₂, N₁ und die Elemente 14 und 16 dem Fernbereich (F₁, F₂) zugeordnet sein sollen, trifft indessen auch der Anteil 12′′′ des reflektierten Lichtstrahlenbündels 12 auf das Nahelement 13 auf, so daß die beiden Nahelemente 13 und 15 mit den Lichtfleckanteilen 12′′ und 12′′′ beaufschlagt werden, wodurch sich am Ausgang des kombinierten Nahele­ mentes 13 und 15 ein für die weitere Auswertung ausreichend großer Aus­ gangsstrom ergibt. Der auf das Fernelement 14 auftreffende Anteil 12′ ent­ spricht dabei demjenigen, der auf das Fernelement 11 der Zwei-Elementenord­ nung auftrifft.

Durch den auf die beiden Nahelemente 13 und 15 auftreffenden Anteil des Lichtflecks wird, verglichen mit der Zwei-Elementenanordnung, eine entspre­ chend, größere Signalamplitude generiert.

Bei dem in Fig. 3 beispielsweise veranschaulichten Lichttaster 17 mit diesem zugeordneten Objektpositionen 18, 18′ sind mit 19 ein Lichtsender, mit 20 die Sendeoptik, mit 21 ein Zentralstrahl des Sendelichtbündels, mit 22, 23 emp­ fangsseitige Zentralstrahlen und mit 24 die Empfangsoptik bezeichnet. Beide Optiken 20 und 24 sind in der Gehäusefrontwandung räumlich übereinanderlie­ gend befestigt. Der Lichtempfänger 25 enthält die vier unmittelbar nebenein­ ander angeordneten fotosensitiven Elemente 13, 14, 15, und 16 gemäß Fig. 2, die paarweise antiparallel geschaltet und einander räumlich so zugeordnet sind, daß sich jeweils zwischen den beiden einen Empfangskanal 26, 27 bildenden Elementen 13, 15 bzw. 14, 16 eines Elementenpaars ein fotosensitives Element 14 bzw. 15 des anderen Elementenpaars befindet.

Nach Strom-Spannungskonversion mittels der Widerstände 28, 29 werden die Ausgangssignale der beiden Empfangskanäle 26, 27 jeweils einem frequenzse­ lektiven Verstärker 30, 31 zugeführt. Den beiden Verstärkern 30 und 31 ist ein Differenzverstärker 32 nachgeschaltet, der ausgangsseitig über einen Schwell­ wertverstärker 33 mit einer ein digitales Filter und einen Demodulator enthalten­ den Einheit 34 verbunden ist, auf die ein Ausgangstreiber 35 mit dem Schalt­ ausgang 36 folgt.

Mit den Steuerspannungen U_SA und U_SB sind über die Steuerleitungen 37 und 38 die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 30 und 31 stufenlos einstell- bzw. ver­ änderbar.

Die maximale Tastweite ist mit A bezeichnet, die minimale Tastweite mit A′, so daß sich ein Einstellbereich A-A′ = B ergibt.

Mit der erfindungsgemäßen Anordnung und Schaltung der photosensitiven Ele­ mente 13 bis 16 läßt sich die Tastweite der Lichttaster um bis zu 50% gegen­ über Lichttastern nach dem Stand der Technik vergrößern.

Claims (2)

1. Reflexionstaster mit einer Auswerteschaltung, mittels der die Tastweite durch unterschiedliche Bewertung der Ausgangssignale der photosensitiven Empfangselemente nach Amplitude und Vorzeichen stufenlos einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß er empfangsseitig mit wenigstens vier photo­ sensitiven Elementen (13, 14, 15, 16) ausgerüstet ist, die paarweise antipar­ allel geschaltet und einander räumlich so zugeordnet sind, daß jeweils zwi­ schen den beiden einen Empfangskanal (26, 27) bildenden Elementen eines Elementenpaars (13, 15 bzw. 14, 16) ein Element (14 bzw. 15) des anderen Elementenpaars angeordnet ist.

2. Reflexionslichttaster nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Empfangskanäle (26, 27) nach Strom-/Span­ nungskonversion jeweils einem frequenzselektiven Verstärker (30, 31) zugeführt werden, deren Verstärkungsfaktoren mittels an den Steuerleitungen (37, 38) anliegenden Steuerspannungen (U_SA, U_SB) stufenlos veränderbar sind.