DE4344321C2 - Operating method of a light barrier module for automatically operating door systems and suitable light barrier module - Google Patents
Operating method of a light barrier module for automatically operating door systems and suitable light barrier moduleInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Betriebsverfahren eines Lichtschrankenmoduls für automatisch arbeitende Türsysteme, wie elektrisch angetriebene Schiebetüren, Fahrstuhltüren od. dgl. mit einer Infrarotübertragungsstrecke aus wenigstens einem Sender und wenigstens einem Empfänger, wobei der Sender mit einer vorgegebenen Sendefrequenz betrieben wird. Daneben bezieht sich die Erfindung auf ein für dieses Verfahren ge eignetes Lichtschrankenmodul gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 6.The invention relates to an operating method of a Light barrier module for automatically operating door systems, such as electrically driven sliding doors, elevator doors or the like. with an infrared transmission path from at least a transmitter and at least one receiver, the transmitter is operated with a predetermined transmission frequency. Besides The invention relates to a ge for this method Suitable light barrier module according to the features of the preamble of claim 6.
Automatisch arbeitende Türsysteme sind vom Stand der Technik vorbekannt und werden beispielsweise in der DE 39 40 762 A1 beschrieben. Sie bekommen zunehmend Bedeutung sowohl im indu striellen Bereich als auch in anderen Bereichen des täglichen Lebens. Wesentlich für die Akzeptanz solcher Systeme sind ge eignete Steuerungen mit entsprechenden Maßnahmen für einen Personenschutz.Automatic door systems are state of the art previously known and are for example in DE 39 40 762 A1 described. They are becoming increasingly important both in indu strategic area as well as in other areas of daily life Life. Essential for the acceptance of such systems are ge suitable controls with appropriate measures for one Personal protection.
Über letzteren Stand der Technik ist aus der DE-OS 24 09 113 eine Lichtschrankenanordnung mit Sender und Empfänger und zugehörigem Generator für den Sender bekannt, der beispiels weise mit einer Pulswiederholungsfrequenz von ca. 1 kHz arbeitet. Gleiches gilt gemäß der US 5 142 152 für eine Steuereinheit von Schiebetüren mit mehreren Sendern und mehreren Empfängern, die gruppenweise zwei Lichtübertragungs strecken bilden, und mit einer Frequenz von beispielsweise 2,5 kHz arbeiten. About the latter prior art is from DE-OS 24 09 113 a light barrier arrangement with transmitter and receiver and associated generator for the transmitter known, for example wise with a pulse repetition frequency of approx. 1 kHz is working. The same applies according to US Pat. No. 5,142,152 for a Control unit of sliding doors with multiple transmitters and several receivers, the groups of two light transmission form stretch, and with a frequency of, for example 2.5 kHz work.
Speziell für den Personenschutz bei elektrisch angetriebenen Schiebetüren, Fahrstuhltüren od. dgl. werden üblicherweise Lichtschranken angewendet, die beispielsweise mit einer In frarotübertragungsstrecke arbeiten. Es sind dafür Komplett module bekannt.Especially for personal protection in electrically powered vehicles Sliding doors, elevator doors or the like are common Light barriers applied, for example with an In infrared transmission line work. They are complete for that modules known.
Die bekannten Lichtschrankenmodule haben sich im Prinzip für automatisch arbeitende Türsysteme bewährt. Verbesserungsbe dürftig ist allerdings noch die erzielbare Störsicherheit. Insbesondere durch Fremdlichteinfall kann es gelegentlich zu Fehlaktionen kommen.The known light barrier modules have in principle for proven automatic door systems. Improvement area However, the achievable interference immunity is still poor. Occasionally, in particular due to incidence of external light Bad actions are coming.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Betriebsverfahren eines Lichtschrankenmoduls für Türsysteme und das zugehörige Lichtschrankenmodul anzugeben, mit denen der Personenschutz weiter verbessert wird.The object of the invention is therefore an operating method a light barrier module for door systems and the associated one Specify light barrier module with which the personal protection is further improved.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspru ches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den zuge hörigen abhängigen Verfahrensansprüchen angegeben. Ein nach dem Verfahren arbeitendes Licht schrankenmodul ist Gegenstand des unabhängigen Patentanspru ches 6. Dieses Lichtschrankenmodul wird in den abhängigen Sachansprüchen 7 bis 12 weitergebildet.The task is according to the invention with the features of the claims ches 1 solved. Advantageous refinements of the method are given in the dependent dependent procedural claims. One after the Process working light barrier module is the subject of the independent claim ches 6. This light barrier module is in the dependent Claims 7 to 12 further developed.
Mit der Erfindung wird ein Lichtschrankenmodul sowohl hin sichtlich des Betriebsverfahrens als auch hinsichtlich des Aufbaus verbessert. Insbesondere durch die Niederfrequenz tastung wird die Störsicherheit und zusätzlich die erzielbare Reichweite der Lichtschranke deutlich erhöht, wobei gleicher maßen der Stromverbrauch beachtlich verringert ist. Insbeson dere letztere Eigenschaften waren bei bekannten Lichtschran kenmodulen für Türsysteme noch unbefriedigend.With the invention, a light barrier module is both out visually of the operating procedure as well as regarding the Construction improved. Especially due to the low frequency palpation is the immunity to interference and also the achievable Range of the light barrier significantly increased, the same moderately reduced power consumption. In particular the latter properties were in known light barriers ken modules for door systems still unsatisfactory.
Vorstehende Vorteile werden durch den spezifischen Aufbau des erfindungsgemäßen Lichtschrankenmoduls erreicht. Dabei werden zwar Maßnahmen realisiert, die in der Technik der Infrarot steuerungen speziell in der Audio- und Videotechnik bereits benutzt werden, um unterschiedliche Steuerbefehle zu übermit teln. Eine Übertragung derartiger Maßnahmen, beispielsweise die Pulsmodulierung auf ein Türsystem, bei dem zwar keine Steuerbefehle übermittelt werden müssen, führt aber insgesamt zu einer überraschenden Verbesserung im Betriebsverhalten der Lichtschranke.The above advantages are due to the specific structure of the reached light barrier module. In doing so measures implemented in the technology of infrared controls especially in audio and video technology already can be used to transmit different control commands teln. A transfer of such measures, for example pulse modulation on a door system, in which none Control commands must be transmitted, but leads overall to a surprising improvement in the operating behavior of the Photoelectric barrier.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachstehend näher erläutert. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below. Show it
Fig. 1 eine automatisch betriebene Tür mit einer zweikana ligen Lichtschranke, Fig. 1 is an automatically operated door with a time zweikana light barrier,
Fig. 2 das zugehörige Blockschaltbild und die Fig. 2 shows the associated block diagram and
Fig. 3a) bis h) die diesbezüglichen Signalverläufe beim Betrieb der Lichtschranke gemäß Fig. 1 mit einem Schaltungsaufbau gemäß Fig. 2. Fig. 3a) to h) the related waveforms in operation of the photoelectric switch in FIG. 1 having a circuit configuration according to FIG. 2.
In Fig. 1 ist mit 1 ein automatisch arbeitendes Türsystem bezeichnet, das zwei Türflügel 2 und 5 hat, die über einen Motor 4 elektrisch angetrieben sind. Das Türsystem 1 kann beispielsweise eine Schiebetür für einen Fahrstuhl, aber auch Schwenktüren od. dgl. realisieren. Über den von Sensoren aktivierbaren Motor 4 öffnen sich die Türflügel 2 und 3 auto matisch, wobei vorgebbare Fahrbewegungen eingehalten werden, und schließt nach bestimmten Öffnungszeiten wieder automa tisch.In Fig. 1, 1 denotes an automatically operating door system which has two door leaves 2 and 5 , which are electrically driven by a motor 4 . The door system 1 can, for example, realize a sliding door for an elevator, but also pivoting doors or the like. Via the motor 4 , which can be activated by sensors, the door leaves 2 and 3 open automatically, with predeterminable travel movements being maintained, and automatically close again after certain opening times.
Sobald Störungen vorliegen, sollen die Türflügel 2 und 3 ge öffnet bleiben. Dies gilt insbesondere bei Ein- bzw. Austre ten von Personen, welche durch die Türflügel nicht behindert werden sollen. Hierzu ist ein sogenannter Personenschutz notwendig, der in der Praxis durch Lichtschranken realisiert wird. Beispielsweise sind im Türsystem 1 in unterschiedlicher Höhe zwei Lichtschranken vorhanden, wofür zwei Sender 16a bzw. 16b und zwei Empfänger 18a bzw. 18b speziell für Infrarotstrah lung einander gegenüber in der Türwandung fluchtend angeord net sind. Wenn Personen die Lichtschranke unterbrechen, wer den automatisch Signale zur Beeinflussung des Steuersystems erzeugt.As soon as faults are present, door panels 2 and 3 should remain open. This applies particularly to the entry and exit of people who should not be hindered by the door leaf. This requires so-called personal protection, which is implemented in practice by light barriers. For example, two light barriers are available in the door system 1 at different heights, for which two transmitters 16 a and 16 b and two receivers 18 a and 18 b are aligned with each other in the door wall especially for infrared radiation. When people interrupt the light barrier, who automatically generates the signals to influence the control system.
Im allgemeinen sind Lichtschrankenmodule mit mehrkanaligen Infrarotübertragungsstrecken vorhanden, die jeweils eine Lichtschranke in unterschiedlicher Höhe realisieren. Insbe sondere können zwei jeweils zweikanalige Module miteinander synchronisiert betrieben werden.In general, light barrier modules are multi-channel Infrared transmission paths are available, each one Realize the light barrier at different heights. In particular in particular, two two-channel modules can be used together operated synchronized.
In Fig. 2 ist mit 10 ein Pulsgenerator zur Erzeugung einzel ner Impulse bezeichnet, mit dem der Betrieb von zwei Sendern gesteuert werden soll. Dem Pulsgenerator 10 ist ein Kanal umschalter 11, eine Einheit zur Testabschaltung 12 und ein NF-Modulator 13 nachgeschaltet. Dem NF-Modulator 13 werden je ein Treiber 14a und 14b zugeordnet, welche je eine Leucht diode 16a und 16b ansteuern. Für beide Leuchtdioden 16a und 16b ist eine 12 V-Versorgungseinheit 15 vorhanden.In Fig. 2, 10 denotes a pulse generator for generating individual pulses with which the operation of two transmitters is to be controlled. The pulse generator 10 is followed by a channel switch 11 , a unit for test shutdown 12 and an LF modulator 13 . The NF modulator 13 is assigned a driver 14 a and 14 b, which each control a light emitting diode 16 a and 16 b. A 12 V supply unit 15 is provided for both light emitting diodes 16 a and 16 b.
In entsprechender Zuordnung zu den Leuchtdioden sind Photo transistoren 18a und 18b angeordnet, die Infrarotlicht in elektrische Signale wandeln. Die elektrischen Signale gehen zunächst auf eine Treibereinheit 20a bzw. 20b, der jeweils ein Tiefpaß 19a bzw. 19b vorgeschaltet ist, und anschließend auf separate Empfänger und Demodulatoren 21a und 21b. Die Empfänger und Demodulatoren 21a und 21b werden von einer Spannungseinheit 25 mit 5 V versorgt.Corresponding to the light emitting diodes, photo transistors 18 a and 18 b are arranged, which convert infrared light into electrical signals. The electrical signals go first to a driver unit 20 a or 20 b, which is preceded by a low-pass filter 19 a or 19 b, and then to separate receivers and demodulators 21 a and 21 b. The receivers and demodulators 21 a and 21 b are supplied with 5 V by a voltage unit 25 .
Von den Empfänger- und Demodulatoreinheiten 21a und 21b gehen die Signale jeweils auf Vergleichsglieder 22a und 22b, welche gleichermaßen an die Ausgänge des Kanalumschalters 11 ange schlossen sind. Die Vergleichssignale gelangen auf Anzeige einheiten 23a und 23b, welche gemeinsam eine Ausgangsschal tung 24 ansteuern. Diese gibt gegebenenfalls ein Steuersignal an die nicht im einzelnen dargestellte Steuerschaltung.From the receiver and demodulator units 21 a and 21 b, the signals each go to comparators 22 a and 22 b, which are equally connected to the outputs of the channel switch 11 . The comparison signals arrive at display units 23 a and 23 b, which together control an output circuit 24 . This may give a control signal to the control circuit, not shown in detail.
Aus Fig. 2 ist im einzelnen ersichtlich, daß je zwei Sende- und Empfangseinheiten vorhanden sind sowie die zugehörige Steuerungs- und Auswertelogik. Die Dioden 16a und 16b als Sender und die Phototransistoren 18a und 18b als Empfänger können an die Steuerungs- und Auswertelogik über vergleichs weise lange, beispielsweise 7 m lange abgeschirmte Kabel 17, an ein kompaktes Modul, in dem insbesondere die Sendesignal generierung, die Einzelverstärkungen und die Auswertungen der Empfangssignale erfolgen, angeschlossen werden.From Fig. 2 it can be seen in detail that there are two transmitting and receiving units and the associated control and evaluation logic. The diodes 16 a and 16 b as transmitters and the phototransistors 18 a and 18 b as receivers can be connected to the control and evaluation logic via comparatively long, for example 7 m long, shielded cables 17 , to a compact module in which in particular the transmission signal is generated , the individual amplifications and the evaluations of the received signals are carried out.
Die beiden Kanäle der Sendestufe senden abwechselnd mit der Frequenz des NF-Modulators 13, beispielsweise 32, 768 kHz Impulspakete von ca. 0,5 ms Dauer aus. Die Auswertelogik ver gleicht jeden demodulierten Empfangsimpuls eines Kanals mit seinem eigenen unmodulierten, verkürzten Sendeimpuls. Es wird so gewissermaßen ein Vergleichsfenster gebildet. Bei einem fehlenden oder verstümmelten Empfangsimpuls signalisiert je weils die Anzeigevorrichtung 23a bzw. 23b die Störung der Infrarotstrecke. Der gemeinsame Ausgang führt dann Spannungs potential. Weiterhin kann ein nicht dargestelltes Relais an ziehen, welches auf einem potentialfreien Kontakt arbeitet.The two channels of the transmission stage alternately transmit pulse packets of approximately 0.5 ms duration with the frequency of the LF modulator 13 , for example 32, 768 kHz. The evaluation logic compares each demodulated receive pulse of a channel with its own unmodulated, shortened transmit pulse. In a way, a comparison window is formed. In the event of a missing or garbled reception pulse, the display device 23 a or 23 b signals the fault in the infrared path. The common output then carries voltage potential. Furthermore, a relay, not shown, can pull in, which works on a potential-free contact.
Im Testbetrieb können über je einen Testeingang einer oder beide Sender 16a bzw. 16b abgeschaltet werden. Die Empfänger 18a bzw. 18b reagieren dann entsprechend einer Unterbrechung, wobei für diesen Fall das Relais ausgeblendet wird.In test mode, one or both transmitters 16 a and 16 b can be switched off via a test input. The receivers 18 a and 18 b then react according to an interruption, the relay being hidden for this case.
Bei der beschriebenen Schaltung gemäß Fig. 2 ist vorteil haft, daß für die Empfänger und Demodulatoren 21a bzw. 21b IC′s aus der Konsumelektronik verwendet werden können. Insbe sondere der Einsatz des Relaistreiber-IC′s auch zur Ansteue rung der Infrarot-Sendedioden ermöglicht eine erhebliche Bau teileersparnis.In the circuit described in FIG. 2 it is advantageous that 21 a or 21 b IC's from the consumer electronics can be used for the receivers and demodulators. In particular, the use of the relay driver IC's also for controlling the infrared emitting diodes enables considerable savings on components.
In den Teilfiguren 3a) bis h) von Fig. 3 sind die Signalver läufe bei dem Modul gemäß Fig. 2 im einzelnen verdeutlicht. Es bedeuten 31a und 31b jeweils das Sendesignal des ersten bzw. zweiten Kanals, welche jeweils eine Länge tp ≈ 0,5 ms haben. Die Signale sind gemäß Fig. 2 mit der Frequenz von beispielsweise 32.768 kHz, die von einem Schwingquarz abge leitet ist, getastet. Auch andere Frequenzen im Kilohertz-Be reich sind möglich. Die Tastfrequenz kann gegebenenfalls auch von einem externen Prozessor abgeleitet werden.In the sub-figures 3a) to h) of FIG. 3, the signal curves in the module according to FIG. 2 are illustrated in detail. 31 a and 31 b each mean the transmission signal of the first or second channel, each of which has a length tp ≈ 0.5 ms. The signals are sampled according to FIG. 2 with the frequency of 32.768 kHz, for example, which is derived from a quartz crystal. Other frequencies in the kilohertz range are also possible. If necessary, the keying frequency can also be derived from an external processor.
Mit entsprechender Zeitverzögerung td wird nach Demodulation der Sendefrequenz an den beiden Ausgängen der Empfänger 21a bzw. 21b ein Ausgangssignal 32a bzw. 32b erhalten. Diese Signale werden dann jeweils in einem dem Kanal zugeordneten Vergleichsfenster 33a bzw. 33b erfaßt. Damit ist eine eindeu tige Identifikation ausschließlich von Sendesignalen möglich.With a corresponding time delay t d , after demodulation of the transmission frequency at the two outputs of the receivers 21 a and 21 b, an output signal 32 a and 32 b is obtained. These signals are then recorded in a comparison window 33 a or 33 b assigned to the channel. This enables unambiguous identification only of transmission signals.
Neben der Sendeimpulsdauer tp ist in jedem Kanal üblicher weise die Impulspause tr zwischen den einzelnen Sendeimpulsen vorgegeben, die beispielsweise das neunfache von tp beträgt. Die Verzögerungszeit des Empfangssignals zum Sendesignal ist mit td bezeichnet. Da die Pulspause tr wesentlich größer als die Sendeimpulsdauer zweier Kanäle ist, können im Prinzip auch mehr als zwei Kanäle betrieben werden. Geeignet hat sich erwiesen, über einen Synchronisationsimpuls tsync ein weite res Lichtschrankenmodul zu aktivieren, das entsprechend Fig. 2 aufgebaut ist und gemäß Fig. 3a) bis f) arbeitet. Gegebe nenfalls kann das zweikanalig ausgelegte Testmodul auch ein kanalig betrieben werden.In addition to the transmission pulse duration t p , the pulse pause t r between the individual transmission pulses, which is, for example, nine times t p, is specified in each channel. The delay time of the received signal to the transmitted signal is denoted by t d . Since the pulse pause t r is significantly longer than the transmission pulse duration of two channels, in principle more than two channels can also be operated. It has proven suitable to activate a further light barrier module via a synchronization pulse t sync , which is constructed according to FIG. 2 and operates according to FIGS . 3a) to f). If necessary, the two-channel test module can also be operated in one channel.
Bei der beschriebenen Anordnung werden also unterschiedlich ste Maßnahmen in vorteilhafter Weise miteinander kombiniert. Durch die Übertragung der NF-getasteten Impulse im Zeitmulti plex ergibt sich ein besonders geringer Stromverbrauch. Spe ziell der Tiefpaß zwischen Leitungstreiber und den Phototran sistoren 18a bzw. 18b verbessert die Dynamik des Empfangs signals, da das hochfrequente Rauschen unterdrückt und nur das niederfrequente Empfangssignal verstärkt wird. Weiterhin wird durch die Auswertung über den geregelten, selektiven Empfangsverstärker und das Vergleichsfenster die Störsicher heit erhöht. Durch Verlangsamung und Abrundung der Schalt flanken des Sendesignals ist das Übersprechen zwischen den Kanälen weitgehend verhindert. Insgesamt ergibt sich somit eine besonders vorteilhafte Verwendung des Lichtschranken moduls für den Personenschutz bei automatisch arbeitenden Türsystemen.In the arrangement described, the most varied of measures are advantageously combined with one another. The transmission of the NF-keyed pulses in time multiplex results in a particularly low power consumption. Specially the low-pass filter between the line driver and the phototran sistors 18 a and 18 b improves the dynamics of the received signal, since the high-frequency noise is suppressed and only the low-frequency received signal is amplified. Furthermore, the interference immunity is increased by the evaluation via the regulated, selective receiving amplifier and the comparison window. By slowing and rounding the switching edges of the transmission signal, crosstalk between the channels is largely prevented. Overall, this results in a particularly advantageous use of the light barrier module for personal protection in the case of automatically operating door systems.
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