DE4334785A1 - Lichtschrankenanordnung für die Überwachung von Durchgängen, insbesondere Türen, wie z. B. Fahrstuhltüren, mit einer Vielzahl von Einzellichtschranken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschrankenanordnung für die Überwachung von Durchgängen, insbesondere Türen, wie z. B. Fahrstuhl­ türen, bei der in Abständen voneinander mehrere, im wesentlichen in einer Ebene liegende Lichtstrahlen, die jeweils Einzellichtschranken bil­ den, den lichten Durchgang durchqueren und bei Unterbrechung nur ei­ nes Lichtstrahls ein Signal abgegeben wird und für jeden Lichtstrahl ein elektrooptischer Sender und ein optoelektrischer Empfänger vorge­ sehen ist.

Lichtvorhänge, bestehend aus einer Vielzahl von im wesentlichen zuein­ ander parallel verlaufenden Lichtschranken, oder aber auch Lichtgitter, die aus einer gekreuzten Anordnung von zwei Lichtvorhängen bestehen, werden nach dem Stand der Technik aus Einzellichtschranken aufgebaut. Dabei sind die optoelektronischen und auch die elektronischen Bauele­ mente jeder einzelnen Lichtschranke unmittelbar in Nähe des Ortes an­ geordnet, wo das Licht der Lichtschranke erzeugt und wo es aufgenom­ men (empfangen) wird. Dies führt zu einem erheblichen Aufwand und bei besonderen Anforderungen an die Lichtschrankenanordnung, beispiels­ weise bei Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen dazu, daß jede ein­ zelne Lichtschranke in einem separaten, druckgekapselten Gehäuse ein­ gegossen ist, was zu hohen Kosten, einem hohen Gewicht und einem ho­ hen Herstellungsaufwand führt. Weiterhin haben die bekannten Anord­ nungen den Nachteil, daß die Sender- und Empfängergehäuse jeder Ein­ zellichtschranke relativ voluminös sind, dies führt zu Problemen, wenn sie an Durchlässen montiert werden sollen, weil sie die lichte Weite des Durchlasses entweder einschränken oder aber in die Wände des Durch­ lasses eingearbeitet werden müssen, was aufwendig ist. Insbesondere aber sind die Montagearbeiten beim Aufbau einer Lichtschrankenanord­ nung aus vielen Einzellichtschranken erheblich und zeitaufwendig.

Hier setzt nun die Erfindung ein. Sie hat es sich zur Aufgabe gemacht, die Lichtschrankenanordnung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß sie einerseits sehr schmal baut und bei weitgehen­ der Vorfertigung beim Hersteller mit wenigen Maßnahmen an einem Durchgang befestigt und ausgerichtet werden kann, und daß sie anderer­ seits auch für Sondereinsätze, insbesondere in explosionsgefährdenden Bereichen, günstiger als die vorbekannten Anordnungen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe ausgehend von der Lichtschrankenanordnung der eingangs genannten Art dadurch, daß die Sender und die Empfänger in einem Gehäuse angeordnet sind, daß von jedem einzelnen Sender und von jedem einzelnen Empfänger aus dem Gehäuse jeweils ein Lichtwellen­ leiter entweder zu einer ersten oder zu einer zweiten Leiste führt, daß die Leisten Auslässe für die Lichtstrahlen haben und gegenüberliegend am Durchgang angeordnet sowie so ausgerichtet sind, daß jeweils einem Auslaß einer Leiste ein Auslaß der anderen Leiste gegenüberliegt, daß hinter den Auslässen Umlenkspiegel vorgesehen sind, und daß zwischen jedem Umlenkspiegel und dem Ende eines zugehörigen Lichtwellenleiters eine Sammellinse angeordnet ist.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die optoelek­ tronischen Bauelemente, also die Sender und Empfänger, in dem einen Gehäuse zusammengefaßt sind. Dieses Gehäuse kann an beliebiger Stelle angeordnet werden, ohne daß es den Durchgang selbst beeinträchtigt. Vom Gehäuse führen von jedem einzelnen Sender und von jedem einzeln­ en Empfänger je ein Lichtwellenleiter zu einer ersten und einer zweiten Leiste. In diesen sind die korrespondierenden Auslässe vorgesehen, die paarweise einander zugeordnet sind. Jedem Auslaß ist ein Ende eines Lichtwellenleiters zugeordnet, und zwar bei jedem Paar einmal ein Lichtwellenleiter eines Senders und einmal ein Lichtwellenleiter eines Empfängers. Zwischen jedem Ende eines Lichtwellenleiters und dem Aus­ laß der Leiste befinden sich eine Sammellinse und ein Umlenkspiegel. Dadurch können die Lichtwellenleiter innerhalb der Leiste praktisch geradlinig geführt werden, da die Umlenkung zu den zwischen den Lei­ sten verlaufenden Lichtstrahlen durch die Spiegel erfolgt. Weiterhin wird durch die Sammellinsen eine gute Bündelung der Lichtstrahlen und eine Anpassung an die Austritts- und Eintrittskegel der Lichtwellenlei­ ter erreicht. Die Leisten lassen sich industriell fertigen, die Fertigung kann mit sehr hoher Präzision erfolgen, so daß nachträgliche Justie­ rungsarbeiten an den Einzellichtschranken nicht notwendig sind, es vielmehr ausreicht, die beiden Leisten einer Lichtschrankenanordnung zueinander zu justieren. Die beiden Leisten einer Lichtschrankenanord­ nung sind bevorzugt baugleich.

Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, in Längsrichtung der Leisten ab­ wechselnd eine Sender- und eine Empfängerfunktion vorzusehen. Dadurch ist die Richtung der Lichtstrahlen der Lichtschrankenanordnung von oben nach unten alternierend. Es ist aber auch möglich, in einer Leiste nur Empfänger und in der anderen Leiste nur Sender vorzusehen. Schließlich ist auch jede Mischform zwischen diesen beiden Lösungen möglich.

Vorzugsweise wird sichtbares Licht, insbesondere Licht im roten Spek­ tralbereich, verwendet. Einerseits gibt es für diesen Frequenzbereich preisgünstige Lichtwellenleiter, nämlich monofile Lichtwellenleiter aus Kunststoff, andererseits ist die Empfindlichkeit von Silizium-Fototransi­ storen hoch, es gibt preisgünstige optische Bauelemente, also Spiegel und Linsen und schließlich auch leistungsstarke lichtemittierende Dio­ den (LED). Durch Verwenden sichtbaren Lichtes lädt sich der bauteilemä­ ßige Aufwand und auch die Justierung vereinfachen, da keine Nachweis­ mittel für nicht sichtbares Licht, wie beispielsweise für IR-Licht, benö­ tigt werden.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, das nur eine Gehäuse, in dem alle optoelektronischen Sender und Empfänger angeordnet sind, ex­ plosionsgeschützt auszuführen und in diesem Gehäuse nur die elektroop­ tischen Sender und Empfänger anzuordnen, vorzugsweise einzugießen. Ihre Anschlußleitungen sind über eine Sammelleitung mit einem entfernt untergebrachten Steuergerät zu verbunden. Dieses Steuergerät muß dann nicht selbst explosionsgeschützt sein, vielmehr kann es an einem Ort untergebracht werden, der nicht zum explosionsgefährdeten Bereich ge­ hört. In diesem Sinne sieht die Erfindung in der soeben besprochenen, speziellen Ausführung eine Dreiteilung vor, nämlich (erstens) zwei Lei­ sten, die über Lichtwellenleiter mit dem (zweitens) einen (einzigen) Ge­ häuse verbunden sind, in dem sich nur die optoelektronischen Bauteile befinden und ein (drittens) Steuergerät, das an unkritischer (nicht ex­ plosions- oder sonstwie gefährdeter) Stelle angeordnet ist und über eine Vielfachleitung mit dem Gehäuse verbunden ist.

Der besondere Vorzug der Erfindung liegt darin, daß die Leisten, also diejenigen Teile der Lichtschrankenanordnung, die am Durchgang selbst in Erscheinung treten, mit relativ kleinem Querschnitt und damit stark reduziertem Platzbedarf ausgebildet werden können. Es genügt beispiels­ weise ein Querschnitt der Leisten von 20×40 mm.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den übri­ gen Ansprüchen sowie der nun folgenden Beschreibung eines nicht ein­ schränkend zu verstehenden Ausführungsbeispiels, das unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Aufzugskabine, deren Öff­ nung durch eine Lichtschrankenanordnung nach der Erfindung abgesichert ist und die sich in einem explosionsgefährdeten Be­ reich befindet, oberhalb von ihr in einem nicht explosionsgefähr­ deten Bereich ein zugehöriges Steuergerät,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Teilstücks einer Leiste,

Fig. 3 die zur Leiste gemäß Fig. 2 zugehörige zweite Leiste, jedoch um 90° in der Längsachse gedreht,

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teilbereich einer geöffneten Leiste und auf einen Deckel, in Form eines Montagebildes.

Fig. 1 zeigt eine Aufzugkabine 20 eines sonst nicht näher dargestellten, da an sich bekannten Aufzugs, die Aufzugkabine 20 ist zur Frontseite hin im Bereich eines Durchlasses (Durchgang) 22 offen. Bei normalem Halt der Aufzugskabine 20 in einem Stockwerk befindet sich vor dem Durch­ laß 22 eine Etagentür. Wie aus der Figur ersichtlich ist, ist der Durchlaß 22 durch ein Lichtgitter gesichert, das im gezeigten Ausführungsbeispiel aus elf Einzellichtschranken mit zueinander im wesentlichen parallelen Lichtstrahlen aufgebaut ist. Die Lichtstrahlen verlaufen abwechselnd von links nach rechts bzw. von rechts nach links, sie haben einen Ab­ stand von 250 mm in Vertikalrichtung voneinander, lediglich die unter­ sten Lichtstrahlen sind enger übereinander angeordnet. Der Durchlaß hat in Richtung der Lichtstrahlen eine Breite von ca. 2 m, das erfindungs­ gemäße, im folgenden noch zu beschreibende Lichtgitter hat eine Reich­ weite, die deutlich größer ist, beispielsweise sind bis zu 6 m erreichbar.

An beiden Seiten des Durchlasses 22 und über seine gesamte Höhenab­ messung erstreckend sind links und rechts jeweils eine Leiste 24 bzw. 26 angeordnet, ihr Querschnitt beträgt 20×40 mm. Sie können in die den Durchlaß 22 begrenzende Wand eingelassen sein, aufgrund ihrer geringen Bautiefe, sie tragen nur 20 mm in Richtung der Lichtstrahlen auf, kön­ nen sie aber auch auf die Innenwand, die den Durchlaß 22 begrenzt, auf­ gebracht sein.

Die Leisten 24, 26 sind zueinander ausgerichtet, sie liegen in einer ver­ tikalen Ebene. Sie sind über jeweils ein Lichtleiterbündel 28, 38 mit ein­ em Gehäuse 40 verbunden, das an beliebiger Stelle außerhalb der Auf­ zugkabine 20, beispielsweise auf ihrem Dach (wie in Fig. 1 dargestellt) angeordnet ist. Die Lichtleiterbündel 28,38 treten jeweils an einer Stirn­ seite 30 in die Leisten 24,26 ein. Jedes Lichtleiterbündel 28, 38 hat elf einzelne Lichtwellenleiter, auf die im folgenden noch eingegangen wird. Im Gehäuse 40 sind die optoelektronischen Bauelemente angeordnet. Je­ der einzelne Lichtwellenleiter ist an seinem im Gehäuse 40 befindlichen Ende optisch entweder mit einer Lichtquelle, die hier als LED mit 660 nm Emission ausgeführt ist, oder mit einem Fototransistor verbunden. Insgesamt befinden sich im Gehäuse 40 damit elf LED′s und elf Fototran­ sistoren. Ihre elektrischen Ausgänge sind über eine Sammelleitung 42 mit einem Steuergerät 44 verbunden, das sich in einem separaten, außerhalb des Aufzugschachtes vorgesehenen oder hermetisch von diesem getrenn­ ten Raum befindet. Im Steuergerät 44 sind die Senderteile für die ein­ zelnen LED′s, die empfängerseitige Elektronik und die eigentliche Aus­ werteschaltung mit einer eventuell vorgesehenen Anzeigen bzw. Ausgän­ gen für eine Fernanzeige untergebracht. Im Steuergerät 44 befindet sich auch die Netzspannungsversorgung. Senderseitig wird jede einzelne LED mit einer getakteten Spannung beaufschlagt, das Puls-Pausenverhältnis liegt z. B. bei 1/100. Vorzugsweise hat jede einzelne LED eine etwas an­ dere Taktfrequenz. Die jeweils zugeordneten Empfänger haben einen Emp­ fangsverstärker, der nur während der Einschaltzeit der LED s aktiv ist, ansonsten ist er blockiert. Dadurch wird ein hoher Abstand gegen Stör­ licht bzw. Fremdlicht erreicht.

Der Aufbau der Leisten 24, 26 ist aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich. Die Fig. 2 und 3 zeigen eine geschlossene Leiste, die aufgebaut ist aus einem U-Profil 46 und einem Deckel 48. Beide Teile sind aus Fig. 4 im demontierten Zustand ersichtlich. Der Deckel 48 schließt das U-Profil 46 frontseitig, also in Richtung der Lichtstrahlen, ab. Demgemäß sind im Deckel 48 Auslässe 50 für den Ein- bzw. Austritt der Lichtstrahlen vor­ gesehen. Die Auslässe sind durch geeignete transparente Mittel, bei­ spielsweise Glaseinsätze 52, verschlossen. Jedem Auslaß 50 ist ein ein­ zelner Lichtwellenleiter des zugehörigen Lichtleiterbündels 28 bzw. 38 zugeordnet.

In Fig. 4 sind zwei derartige Lichtwellenleiter 54, 56 eines Lichtleiter­ bündels 28 dargestellt. Der Lichtwellenleiter 54 endet (ist abgeschnitten) im Bereich einer Platine 58, er ist dort in einen Joch 60 fixiert, sein freies, abgeschnittenes Ende für den Ein- oder Austritt von Licht ist erkennbar. Im Lichtweg vor diesem Ende 62 ist eine Sammellinse 64 an­ geordnet, das Ende 62 befindet sich in ihrem Brennpunkt. Sie hat einen Durchmesser von 16 mm und eine Brennweite von 25 mm. Unmittelbar im Lichtweg vor ihr befindet sich ein Spiegel 66, der das Licht um 90° re­ flektiert, somit in der Darstellung gemäß Fig. 4 aus der Papierebene nach oben reflektiert. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist er als kreis­ runder Oberflächenspiegel ausgeführt. Er kann jedoch auch als Umlenk­ prisma oder in anderer Weise ausgeführt sein. Der Spiegel 66 ist über zwei Schrauben so in zwei Achsen einstellbar, daß der Lichtstrahl des einkommenden bzw. ausgehenden Lichtes senkrecht zu einer Basis 68 des U-Profils 46 justiert werden kann. Die einzelnen Platinen 58 sind hinter­ einander auf der Basis 68 angeordnet und mit dieser verschraubt oder durch andere geeignete Mittel verbunden.

Wie an der in Fig. 4 rechten Platine 58 zu erkennen ist, bleibt im lich­ ten Innenraum des U-Profils 46 und seitlich der optischen Bauelemente und ihrer Fassungen genügend Platz für die einzelnen Lichtwellenleiter 54, 56, die am anderen, rechten Ende der in Fig. 4 gezeigten Anordnung zu einem Bündel von elf Lichtleitern anwachsen und dort an der Stirn­ seite 30 austreten. Die Lichtwellenleiter 54,56 haben einen Durchmesser von 1 mm, nehmen also wenig Platz weg. Sie sind monofil, aus Kunststoff (z. B. Acryl) gefertigt und ummantelt. In Fig. 4 ist für die linke Platine 58 der Lichtweg 70 punktiert eingezeichnet.

Durch den Deckel 48 wird die Anordnung nach oben hin abgeschlossen, in Fig. 4 ist der Deckel 48 ohne die Glaseinsätze 52 gezeigt.

Im praktischen Betrieb gelingt es einerseits nicht und ist es anderer­ seits auch nicht erwünscht, daß die von einer Platine 58 ausgehenden Lichtstrahlen exakt parallel verlaufen. Vielmehr ist eine gewisse Diver­ genz mit sehr geringem Winkel erwünscht. Dadurch werden Fehljustierun­ gen ausgeglichen. Die Divergenz darf jedoch nicht so grob sein, daß ein Sender nicht nur den ihm zugehörigen Empfänger, sondern auch einen weiteren Empfänger beleuchtet. Diese Gefahr wird dadurch verringert, daß in den Leisten 24, 26 den einzelnen Platinen abwechselnd Sender bzw. Empfänger des Gehäuses 40 zugeordnet sind. Die beiden Leisten 24, 26 sind grundsätzlich baugleich, sie unterscheiden sich nur in ihrer Funk­ tion, also aufgrund der Zuordnung ihrer Lichtwellenleiter mit einem Sender bzw. einem Empfänger im Gehäuse 40.

Claims (9)

1. Lichtschrankenanordnung für die Überwachung von Durchgängen (22), insbesondere Türen, wie z. B. Fahrstuhltüren, bei der in Abständen voneinander mehrere, im wesentlichen in einer Ebene liegende Licht­ strahlen, die jeweils Einzellichtschranken bilden, den lichten Durch­ gang (22) durchqueren und bei Unterbrechung nur eines Lichtstrahls ein Signal abgegeben wird und für jeden Lichtstrahl ein elektroopti­ scher Sender und ein optoelektrischer Empfänger vorgesehen ist, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sender und die Empfänger in einem Gehäuse (40) angeordnet sind, daß von jedem einzelnen Sender und von jedem einzelnen Empfänger aus dem Gehäuse (40) jeweils ein Lichtwel­ lenleiter (54, 56) entweder zu einer ersten oder zu einer zweiten Lei­ ste (24, 26) führt, daß die Leisten (24, 26) Auslässe (50) für die Licht­ strahlen haben und gegenüberliegend am Durchgang (22) angeordnet sowie so ausgerichtet sind, daß jeweils einem Auslaß einer Leiste (z. B. 24) ein Auslaß 50 der anderen Leiste (z. B. 26) gegenüberliegt, daß hinter den Auslässen (50) Umlenkspiegel (66) angeordnet sind, und daß zwischen jedem Umlenkspiegel (66) und dem Ende (62) eines zugehöri­ gen Lichtwellenleiters (54, 56) eine Sammellinse (64) angeordnet ist.

2. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Leiste (24, 26) abwechselnd den Auslässen (50) Sender und Empfänger zugeordnet sind oder daß in einer Leiste (24, 26) nur Sen­ der und in einer Leiste nur Empfänger vorgesehen sind.

3. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für die Lichtstrahlen sichtbares Licht, vorzugsweise Licht im roten Spektralbereich, verwendet wird.

4. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtwellenleiter (54, 56) monofile Kunststoffäden mit Umman­ telung sind.

5. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein und nur ein Gehäuse (40) für die Aufnahme aller optoelektronischen Sender und Empfänger vorgesehen ist und daß dieses Gehäuse (40) vorzugsweise explosionsgeschützt ist.

6. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Anschlüsse der optoelektroni­ schen Sender und Empfänger über eine Anschlußleitung (42) mit einem Steuergerät (44) verbunden sind ist, in dem sich die elektrischen Bauteile für die Ansteuerung der Sender, die Auswertung der Empfän­ gersignale befinden.

7. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender Leuchtdioden und als Empfänger Foto­ transistoren eingesetzt sind.

8. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische, den Sendern zugeleitete Ansteu­ erungssignal moduliert, z. B. gepulst, ist und daß in der Empfangs­ elektronik nur solches Licht ausgewertet wird, das die vom Sender aufgeprägte Modulation aufweist.

9. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende (62) des Lichtleiters (54) im Brennpunkt oder zumindest sehr nahe des Brennpunktes der Linse (64) angeordnet ist.