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Die
vorliegende Erfindung betrifft die Auswahl der Betriebsart für einen
Lichttaster, bestehend aus einem Sendesystem und einem Empfangssystem,
wobei dieses letztere mindestens ein photorezeptorisches Bauteil
besitzt, der fähig
ist, ein signifikantes Empfangssignal über die Präsenz oder die Entfernung eines
Objektes auf dem emittierenden Lichtweg zu liefern.
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Derartige
Lichttaster sind wohl bekannt. Wenn sie mit der Erfassung der Unterbrechung
eines Lichtstroms arbeiten, der vom zu erfassenden Objekt ausgesendet
wird, gehören
sie zu einer ersten Familie von Tastern: Sperrtaster, polarisierte
oder nicht polarisierte Reflexionslichttaster. Im weiteren wird
der Begriff "Reflexionslicht" sowohl für einen
polarisierten wie einen nicht polarisierten Reflexionslichttaster
verwendet. Im Falle einer Verwendung als Sperrtaster besitzt der
Taster kein Sendesystem und eine externe Lichtquelle muss mit der
Achse des photorezeptorischen Bauteils ausgerichtet sein. Im Falle
einer Funktionsweise mit Reflexionslicht besitzt der Taster ein
Sendesystem, dessen Achse benachbart ist mit der des photorezeptorischen
Bauteils, wohingegen ein Reflektor auf die Sendeachse ausgerichtet
sein muss, um das reflektierte Licht zum Bauteil zurückzuwerfen.
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Wenn
die Lichttaster auf dem zu erfassenden Objekt die diffuse Reflexion
des vom Sendesystems emittierten Lichtstrahls einsetzen, dann gehören sie
zur zweiten Sensor-Familie, die entweder eine Energiemessung ausnutzen,
d.h. die Unterfamilie der "Näherungstaster", oder durch Triangulierungs-Effekt
eine Bewegungsmessung des vom photorezeptorischen Bauteil empfangenen
Lichtflecks zu Grunde legen, d.h. die Unterfamilie "Näherungstaster mit Hintergrundausblendung".
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Das
Dokument
EP 923 140 beschreibt
einen Lichttaster mit einem einzigen photorezeptorischen Bauteil,
das als Antwort auf eine bewusste Wahl für einen Betrieb im Reflexionslichtmodus
oder im Näherungsschaltermodus
konfigurierbar ist. In bestimmten Fällen stellt sich die halbautomatische
oder automatische Erzielung dieser Konfiguration als wünschenswert
heraus.
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Das
Dokument FR 2 792 732 enthüllt
einen Lichttaster mit zwei Sendesystemen zur Emission von Lichtstrahlen
verschiedener Wellenlänge,
einem mit einem der Emittern in Zusammenhang stehenden polarisierenden
Filter und einem Empfangssystem mit zwei Ausgängen. Nach der Emission analysieren Auswahlmittel
die elektrischen Empfangssignale, um den nicht zutreffenden Sender
zu hemmen, den anderen Sender zu aktivieren und den Empfänger an eine
Betriebsweise als Reflexionslichttaster oder Näherungsschalter anzupassen.
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Zweck
der Erfindung ist, einem Lichttaster zu gestatten, mindest in zwei
Betriebsarten unter den Modi Sperrtaster, Reflexionslichttaster,
Näherungstaster
oder Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung zu funktionieren, in dem er von sich
aus in die für
die gegebenen und von ihm festgestellten Umgebungsbedingungen günstigste
Betriebsart wechselt.
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Gemäß der Erfindung
ist der Taster konfigurierbar, um entweder in der ersten Betriebsart
mit Lichtstrahlunterbrechung, Typ Sperrtaster oder Reflexionslichttaster,
oder in der zweiten Betriebsart mit diffusem Reflexionslicht, Typ
Näherungstaster
oder Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung, aktiviert zu werden. Der Taster ist
ursprünglich
aktiviert in der ersten Betriebsart (über sein Sendesystem und sein
Empfangssystem) und das Empfangssystem führt eine Erkennung der ersten
Betriebsart durch, anschließend
bestätigt
das Empfangssystem, und eventuell das Sendesystem des Tasters, die
erste Betriebsart oder schaltet in die zweite Betriebsart um, je
nachdem, ob die erste Betriebsart erkannt wurde oder nicht. Die
Bestätigung
der ersten Betriebsart oder die Umschaltung in die zweite Betriebsart
ist an eine Freigabe gebunden, die automatisch erfolgen kann, aber
bevorzugt durch das Eingreifen des Bedieners ausgelöst wird.
Der Taster ist damit in der Lage, seine Betriebsart sequentiell
selbst zu bestimmen.
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Wenn
der Taster für
die zweite Betriebsart konfiguriert wurde, kann man erwarten, dass
er automatisch in die geeignete Unterbetriebsart wechselt. Zu diesem
Zweck misst das Empfangssystem den Hintergrundabstand und wechselt,
abhängig
zur gemessenen Distanz, in den Zustand "Näherungstaster" (mit Bestimmung
der Empfangsstrahlenergie im Verhältnis zu einem Schaltpunkt)
oder in den Zustand " Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung" (mit Verarbeitung
der Empfangsstrahlposition).
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Die
Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Multimode-Lichttaster
einschließlich
materieller Mittel und Softwaremittel für die Erfassung und die Konfiguration,
die in der Lage sind, die beschriebene Konfiguration zu erzeugen.
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Im
weiteren wird, verglichen mit den beigefügten Zeichnungen, eine nicht
einschränkende
Ausführungsart
der Erfindung beschrieben.
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Die 1 ist
die schematische Darstellung eines Multimode-Lichttasters und seiner
verschiedenen Verwendungsmöglichkeiten.
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Die 2 ist
die schematische Darstellung eines Bauteils, das in den beiden getrennten
Betriebsarten im Taster der 1 verwendbar
ist.
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Die 3 zeigt
schematisch ein Diagramm, welches das Verfahren gemäß der Erfindung
darstellt.
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Die 4 stellt
ein Ablaufdiagramm dar über
die Sequenz des Einsatzverfahrens des Tasters gemäß der Erfindung
in der Viermoden-Ausführungsart.
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Der
Multimode-Lichttaster der 1 umfasst
ein Sendesystem 10, das mit einem elektronischen Schaltkreis 11 ausgerüstet ist,
zugeordnete Softwaremittel und ein Photoemitter-Element 12,
um das Emissionslicht E aussenden zu können. Zur Ausnutzung des Rezeptorlichts
R1 oder R2 besitzt er ebenfalls ein Empfangssystem 13,
ausgerüstet
mit einem Photorezeptor-Element 14 von
Achse X, einen elektronischen Schaltkreis 15 und zugeordnete
Softwaremittel.
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Zwei
Betriebsarten machen von einer vorausgehenden Ausrichtung Gebrauch:
Ein Sperrmodus B, bei dem der Lichtstrahl R1 aus einer externen Lichtquelle 16 stammt;
vorausgesetzt, dass diese Quelle korrekt ausgerichtet ist. Der Lichtstrahl
wird verdunkelt, sobald sich ein Objekt O in die Empfangsache x
stellt. Und ein Reflexionslichtmodus R, bei dem der Lichtstrahl
R1 aus einer internen Lichtquelle stammt, die vom Element 12 gebildet
wird, nach der Reflexion auf den Reflektor 17, vorausgesetzt,
dass dieser Reflektor korrekt ausgerichtet ist. Der Lichtstrahl
wird auch hier verdunkelt, wenn sich ein Objekt in die Empfangsachse
X stellt und der Schaltkreis 15 einen Ausgang des Tasters
abhängig
zu dieser Verdunkelung schaltet.
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Andere
Betriebsarten kommen ohne die Ausrichtung auf einen Reflektor oder
einen Emitter aus und arbeiten mit der diffusen Reflexion des Lichtes
auf das Objekt, so im Modus "Näherungstaster" P oder im Modus " Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung" S.
Das Objekt O wirft einen Lichtstrahl R2 zurück, der auf dem Bauteil einen
Lichtfleck erzeugt. Im Näherungstastermodus
P verarbeitet der elektronische Schaltkreis 15 die Intensitätsveränderung
dieses Lichtflecks, um das Objekt zu erfassen. Im Modus Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung S wird die Neigung des zurückgeworfenen Lichtstrahls
per Triangulierung ausgewertet und die Positionsveränderung
des Lichtflecks auf dem Photorezeptor-Element 14 ausgenutzt.
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Der
Taster umfasst die materiellen Mittel und die Softwaremittel für die Erfassung
und die Konfiguration 18, die dem Sendesystem 10 und
dem Empfangssystem 13 zugeordnet sind.
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Zum
einen konfigurieren die Mittel 18 das Sendesystem 10 abhängig zur
gewünschten
Betriebsart: keine Emission im Modus Sperrtaster B (Zustand 10B),
da dann eine externe Quelle aktiviert ist, Emission in einer ersten
Wellenlänge
im Reflexionslichtmodus R (Zustand 10R), Emission in der
ersten Wellenlänge
oder in der zweiten Wellenlänge
im Modus Näherungstaster
P oder Modus Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung S (Zustand 10P/S). Zum anderen
konfigurieren die Mittel 18 das Empfangssystem 13 abhängig zur
gewünschten
Betriebsart: Zustand 13B/R im Modus Sperrtaster B und im
Reflexionslichtmodus R, Zustand 13P im Modus Näherungstaster
P und Zustand 13S im Modus Näherungstaster mit Hintergrundausblendung
S.
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Um
die Konfiguration des Empfangssystems 13 besser zu verstehen,
zeigt die 2 als Beispiel ein Photorezeptor-Element 14,
das für
den Gebrauch in der Erfindung geeignet ist. Dieses Bauteil präsentiert
zwei Zonen, eine 14a ist in den Betriebsarten Sperrtaster
B und Reflexionslichtmodus R aktiv, die andere, 14b, ist
in den Betriebsarten Näherungstaster
P und Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung S aktiv. In den Betriebsarten P und S
kann der Bereich 14a ebenfalls aktiv bleiben. Der Bauteil
präsentiert
somit mehrere Zonen oder Ausgangskanäle, die vom Schaltkreis 15 abhängig zur
gewählten
und vom Schaltkreis ausgewerteten Betriebsart aktiviert werden.
Als Bauteil 14 können
ebenfalls zwei nebeneinanderliegende Photorezeptor-Elemente 14 verwendet
werden, zum Beispiel durch Anreihen zweier geeigneter Bauteile,
zum Beispiel eine Fotodiode für die
Zone 14a, aktiv in den Betriebsarten B oder R, und ein
PSD-Element (position sendig device), aktiv in den Betriebsarten
P oder S. Es sei darin erinnert, dass ein PSD-Element mit der Verstärkung seiner Ausgangsgrößen und
dem Vergleich der verstärkten Größen arbeitet.
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Die
materiellen Mittel und die Softwaremittel für die Erfassung und die Konfiguration 18 umfassen einen
Mikrocontroller oder ein anderes logisches Element, das das Empfangssignal
Sa verarbeiten und auswerten kann, um durch Vergleich mit einem
oder mehreren Schaltpunkten Sax ein Erkennungssignal zu generieren,
das heißt
ein signifikantes Empfangssignal, das einer ersten Betriebsart entspricht,
oder dieser nicht entspricht. Je nach Zustand des Erkennungssignals
schaltet der Mikrocontroller das Empfangssystem 13 und
eventuell das Sendesystem 10 auf den Zustand, der der ersten
Betriebsart oder der zweiten Betriebsart entspricht.
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Die 3 erläutet dieses
Verfahren. Das Sendesystem 10 und das Empfangssystem 13 des Tasters
stehen ursprünglich
in den Zuständen 10B oder 10R und 13B/R,
diese entsprechen der ersten Betriebsart (Modus B oder R). Die Erfassungs-
und Konfigurationsmittel 18 stellen fest, ob das Niveau des
empfangenen Signals Sa über
dem Schaltpunkt (signifikanter Empfang der ersten Betriebsart) oder unter
dem Schaltpunkt (signifikanter Empfang der zweiten Betriebsart)
liegt. Dann erfolgt die Freigabe VA, entweder automatisch oder durch
Verwendung eines Verzögerungsmittels 18a,
oder bevorzugt durch das Einwirken des Bedieners, über die
Drucktaste 19. Diese Aktion bestätigt die Konfiguration des Tasters
in der ersten Betriebsart M1, wenn der Empfang signifikant ist oder
schaltet das Sendesystem 10 des Schalters auf den Zustand 10P/S und
das Empfangssystem 13 in den Zustand 13P oder 135,
was der zweiten Betriebsart M2 entspricht (kann der Modus P oder
S sein), wenn der Empfang nicht signifikant ist. Die zwischen den
Zuständen 12P und 13S durchgeführte Wahl
wird weiter unten beschrieben.
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Die 4 zeigt
beispielhaft eine Konfigurationssequenz, die für die Auswahl des Tasterbetriebs unter
den vier Betriebsarten B, R, P und S verwendet wird. Die Konfiguration
ist natürlich
einfacher, wenn der Lichttaster nur in zwei oder drei Modi funktionieren
soll, z.B. Reflexionslichtmodus R und Näherungstastermodus P, oder
Reflexionslichtmodus R und Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung-Modus S, oder noch Reflexionslichtmodus
R / Näherungstastermodus
P / Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung-Modus S.
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Bei
einer Initialisierung 20, die bei der Installierung des
Tasters erfolgt oder bei einem Reset durch den Benutzer, beginnt
der Taster eine Ausrichtung 21. In dieser Phase wechselt
das Sendesystem 10 alternativ von Betriebszyklen im Sperrtastermodus
B (Zustand 10B: keine Emission) auf Betriebszyklen im Reflexionslichtmodus
R (Zustand 10R: Lichtemission durch das Element 12).
In dieser Zeit richtet der Bediener den Taster mit dem externen
Emitter 16 oder dem Reflektor 17 aus, wenn der
Modus B oder R verwendet werden soll, oder er nimmt diese Ausrichtung
nicht vor, wenn die Modi P oder S eingesetzt werden sollen. Der
Ausrichtung beansprucht eine oder mehrere elektroluminizierende
Dioden, die auf dem Gehäuse
sichtbar und mit dem Schaltkreis 15 verbunden sind. Wenn
das Empfangssystem 13 nach einigen Zyklen die Präsenz des
Emitters 16 als Antwort auf die Abwesenheit von Emissionen
oder die Präsenz
des Reflektors 17 als Antwort auf diese Emissionen meldet,
wird der Taster auf den Sperrmodus B oder im Reflexionslichtmodus
R voreingestellt.
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Wenn
der Bediener in der Phase 22 die Freigabe VA bewusst bestätigt, zum
Beispiel mit einer Bestätigungstaste 19,
werden das Sendesystem und das Empfangssystem des Tasters im Sperrmodus
B 23 oder im Reflexionslichtmodus R 24 verriegelt,
je nach Ergebnis der Phase 21. Diese Aktion wird vor Ort
oder aus der Ferne ausgeübt.
Wenn das Empfangssystem 13 weder einen Emitter noch einen
Reflektor erkannt hat, wechselt das Sendesystem und das Empfangssystem
des Tasters, in 25, als Antwort auf die Freigabe VA, auf
die Phase 26, den Betrieb mit diffusem Licht. Die Übergänge 23, 24 und 25 zeigen
sich entsprechend der ausgewählten
Betriebsart durch eine Konfiguration des Sendesystems 10,
zum Beispiel mit Umschaltung der Emissions-Wellenlänge, und
des Empfangssystems 13, durch Aktivierung der photorezeptorischen
Zonen oder der Ausgangskanäle
des oder der Elemente 14.
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In
der Phase 26, diffuses Reflexionslicht, wird als Antwort
auf die Emission eines Lichtstrahls einer geeigneten Wellenlänge die
Distanz des Hintergrundes 27 durch den Schaltkreis 15 gemessen.
Abhängig
zum Messergebnis schaltet das Empfangssystem 13 in 28 den
Taster in den Näherungstastermodus
P um (Zustand 13P: Bearbeitung der empfangenen Energie
im Vergleich zu einem gegebenen Schaltpunkt) oder in 29 in
den Modus Näherungstaster
mit Hintergrundausblendung-Modus S (Zustand 13S: Bearbeitung
der Position des Lichtflecks auf dem photorezeptorischen Element).
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Die
Mittel 18 vergleichen das Eingangssignal SA mit einem oberen
und einem unteren Schaltpunkt. Daraus ergibt sich: Wenn sich die
Hintergrunddistanz in einem vorbestimmten Intervall befindet (zum
Beispiel zwischen 30 cm und 130 cm), ist das Empfangssystem 13 auf
den Zustand 13S "Näherungstaster mit
Hintergrundausblendung" konfiguriert
und, wenn die Hintergrunddistanz nicht mehr in diesem Intervall liegt,
steht das Empfangssystem 13 in der Konfiguration Zustand 13P "Näherungstaster". Je nach dem oder
den photorezeptorischen Elementen, die im Empfangssystem 13 eingesetzt
sind, verwendet die Konfiguration die Rezeptorzone 14a, 14b oder
die Ausgangskanäle 14c, 14d dieses
oder dieser Elemente. Wenn die Konfiguration hergestellt ist, die sich
aus der Wahl 28, 29 ergibt, leitet der Taster
die Teach in-Phase 30 ein, bei der, je nach Funktionsart, der
externe Emitter, der Reflektor oder der Hintergrund eingelernt wird.
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Natürlich sind
Varianten zu den beschriebenen Ausführungsarten denkbar.