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Hintergrund
der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Lichtdetektor, wie etwa einen photoelektrischen
Schalter, und einen dafür
verwendeten Lichtnachweis-IC.
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Photoelektrische
Schalter einer Art, die einen mit einem Lichtempfangselement und
einer dafür vorgesehenen
Verarbeitungsschaltung beladenen IC verwenden, sind bereits bekannt.
Auf einen solchen IC wird nachstehend als Lichtnachweis-IC Bezug
genommen. 11 zeigt den Aufbau eines herkömmlichen
photoelektrischen Schalters des sogenannten Reflexionstyps, der
einen Lichtdetektor 75 mit einer Leiterplatte 74 verwendet,
die mit einem Lichtemitter 73 beladen ist, welcher mit
einer LED 72 und einem Lichtnachweis-IC 70 versehen
ist. Bezugszeichen 76 bezeichnet ein Gehäuse, welches
den Grundkörper des
photoelektrischen Schalters bildet. Bezugszeichen 77 und 78 bezeichnen
Linsen für
das Einstrahlen und den Empfang von Licht, die gegenüber der LED 72 bzw.
einer Photodiode 71 auf dem Lichtnachweis-IC 70 angeordnet
sind.
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Von
der LED 72 emittiertes Licht wird durch die Linse 77 vorwärts projiziert.
Wenn ein festzustellendes Zielobjekt im Lichtweg vorhanden ist,
wird von einer Oberfläche
des Objekts reflektiertes Licht durch die Linse 78 hindurch
zum Lichtnachweis-IC 70 geleitet. Der Lichtnachweis-IC 70 trägt darauf
nicht nur die Photodiode 71 für den Empfang des reflektierten Lichts,
sondern auch eine (nicht gezeigte) Verarbeitungsschaltung zur Bestimmung
des Vorhandenseins oder nicht Vorhandenseins des Zielobjekts durch
Verarbeitung des Signals dieser Photodiode 71. Die Verarbeitungsschaltung
macht diese Bestimmung, indem sie das Niveau des empfangenen Lichtsignals
mit einem spezifizierten Schwellenwert vergleicht und ein Signal,
welches das Ergebnis der Bestimmung angibt, auf eine externe Vorrichtung
ausgibt.
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Es
gibt auch andere Arten von herkömmlichen
photoelektrischen Schaltern, wie etwa den so genannten Transmissionstyp
mit einem Lichtemitter und einem Lichtempfänger, die einander gegenüber angeordnet
sind, und den so genannten Lichtleitfasertyp, der eine Lichtleitfaser
zur Übertragung
des Lichts vom Emitter oder des reflektierten Lichts vom Zielobjekt
verwendet.
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Unter
den photoelektrischen Schaltern des Reflexionstyps gibt es ferner
auch einen so genanten Abstandseinstelltyp. Ein photoelektrischer
Schalter dieser Art umfasst einen Lichtnachweis-IC mit einer Photodiode
mit zwei getrennten Elementen (nachfolgend als geteilte Photodiode
bezeichnet) und ist in der Lage, das Vorhandensein eines Zielobjekts
innerhalb eines spezifizierten Abstandsbereichs vom Beobachtungspunkt
aus beispielsweise durch Berücksichtigung
der Differenz zwischen den Ausgangssignalen dieser Photodiodenelemente
und Vergleichen des Niveaus dieses Differenzsignals mit einem spezifizierten
Schwellenwert festzustellen.
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Im
Allgemeinen muss in einem photoelektrischen Schalter eine Photodiode
mit einer großen
Fläche
verwendet werden, wenn der Nachweisabstand (d.h., der Abstandsbereich,
innerhalb dessen ein Zielobjekt nachweisbar ist) relativ lang einzustellen ist,
derart, dass das Licht aus großer
Entfernung zuverlässig
empfangen werden kann. Eigentlich muss jedes Element eines photoelektrischen
Schalters des Abstandseinstelltyps eine große Fläche haben, damit die Differenz
des von den beiden Elementen der geteilten Photodiode empfangenen
Lichts für
einen Präzisionsnachweis
genau festgestellt werden kann.
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Bei
einem photoelektrischen Schalter des Lichtleitfasertyps ist es ebenfalls
wünschenswert, eine
Photodiode mit einer großen
Fläche
zu verwenden, insbesondere, wenn eine Lichtleitfaser mit großem Durchmesser
zur Überragung
von von einem Zielobjekt reflektiertem Licht zu einem Lichtempfangselement
durch eine Lichtleitfaser hindurch verwen det wird, damit divergentes
Licht, das sich aus der dem Lichtempfangselement zugekehrten Endfläche der
Lichtleitfaser ausbreitet, zuverlässig vom Lichtempfangselement
eingefangen werden kann.
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Wenn
versucht wird, einen einzigen Lichtnachweis-IC gleichermaßen für einen
photoelektrischen Schalter mit großem Nachweisabstand, einen photoelektrischen
Schalter vom Abstandseinstelltyp, einen photoelektrischen Schalter
mit einer Lichtleitfaser, die großen Durchmesser hat, damit
Licht effizient empfangen wird, und einen photoelektrischen Schalter,
bei dem ein Nachweisabstand nicht übermäßig lang zu sein braucht, zu
verwenden, damit der Massenfertigungseffekt verbessert wird, wird
es erforderlich, eine Photodiode mit großem Durchmesser zu laden. Der
Lichtnachweis-IC wird also insgesamt groß und seine Herstellungskosten
werden nachteilig beeinflusst. Selbst wenn die Idee einer Verwendung
eines einzigen Lichtempfangs-IC verworfen wird, und Lichtempfangs-ICs
hergestellt werden, die jeweils mit einer Photodiode beladen sind,
die für
eine andere Art von photoelektrischem Schalter geeignet ist, wird der
IC groß,
wenn er mit einer großen
Photodiode oder einer geteilten Photodiode beladen wird. Wenn ein
IC so hergestellt wird, dass die Photodiode extern anzuschließen ist,
müssen
andererseits unterschiedliche ICs für unterschiedliche photoelektrische
Schalter verwendet werden, weil diese unterschiedliche Verarbeitungsschaltungen
haben.
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Ein
kurzer Überblick
offenbart, dass die meisten herkömmlichen
photoelektrischen Schalter vom Transmissions- oder Reflexionstyp
sind und für Zwecke
verwendet werden, für
welche der Nachweisabstand nicht übermäßig groß zu sein braucht und eine
Photodiode mit einer maßvollen
Fläche
ausreichend sein würde.
Es ist also unter Kostengesichtspunkten ineffizient und erhöht die Kosten
eines IC unnötigerweise,
wenn ein Lichtnachweis-IC, der mit einer Photodiode mit einer großen Fläche oder
einer geteilten Photodiode mit zwei Elementen beladen ist, für lediglich
selten verwendete Anwendungen hergestellt wird.
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EP-A-0391359
beschreibt einen Lichtnachweis-IC, welcher an ein Lichtempfangselement,
erste und zweite Signalverarbeitungsschaltungen zur Verarbeitung
von von den Lichtempfangselementen ausgegebenen Signalen aufweist.
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US-A-4855585
beschreibt eine Lichtnachweisvorrichtung, welche eine integrierte
Schaltung mit Eingangsanschlussmitteln zur Eingabe von Signalen
von außen
und eine Signalverarbeitungsschaltung zur Verarbeitung von Signalen,
die von außen über die
Eingangsanschlussmittel enthalten sind, aufweist.
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Überblick über die Erfindung
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Es
ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen unter Kostengesichtspunkten
effektiven Lichtnachweis-IC zu schaffen, der nur ein Lichtempfangselement
mit nur einer moderaten Lichtempfangsfläche aufweist, aber mit zwei
getrennten Lichtempfangselementen oder einem großen Lichtempfangselement verbunden
ist, derart, dass Ausgangssignale von einem solchen extern angeschlossenen
Element auf dem IC verarbeitet werden können, so dass er nicht nur
für Situationen,
in denen der Nachweisabstand nicht zu lange eingestellt zu werden
braucht, sondern auch für
Situationen, in denen der Nachweisabstand lang ist, ein Abstand
gemessen werden soll oder eine Lichtleitfaser mit großem Durchmesser verwendet
wird, verwendet werden kann.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, einen kostengünstigen
Lichtdetektor einer Art zu schaffen, welche ein Signal zur Messung
von Abstand erzeugt, indem ein solcher Lichtnachweis-IC mit zwei getrennten
Lichtnachweiselementen verbunden wird und deren Ausgangssignale
verwendet werden.
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Ein
die Erfindung verkörpernder
Lichtnachweis-IC, mit welchem die obigen und anderen Aufgaben gelöst werden
können,
ist wie in Anspruch 1 definiert.
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Das
einzelne Lichtempfangselement dient für den Empfang von Licht aus
einem Lichtemitter, der an einer spezifizierten Position angeordnet
ist, oder von Licht, das von einem Zielobjekt reflektiert wird,
dessen Vorhandensein oder Nichtvorhandensein festgestellt werden
soll. Üblicherweise
wird zu diesem Zweck eine Photodiode verwendet. Die erste Signalverarbeitungsschaltung
dient dazu, ein Signal von dem Lichtempfangselement zu empfangen
und das Ergebnis einer darauf ausgeführten Signalverarbeitung gemäß dem Zustand
des empfangenen Lichts, wie etwa dem Ergebnis des Vergleichs zwischen
der Menge an empfangenem Licht und einem spezifizierten Schwellenwert
auszugeben. Sie kann einen Verstärker
zur Verstärkung
des empfangenen Lichtsignals, einen Komparator zum Vergleichen eines
verstärkten
Signals mit dem Schwellenwert und eine Ausgabeschaltung zur Ausgabe
des vom Komparator empfangenen Signals aus dem IC enthalten. Die
zweite Signalverarbeitungsschaltung ist, wie die erste Signalverarbeitungsschaltung,
so aufgebaut, dass sie Licht vom Lichtempfangselement empfängt und
ein Signal gemäß dem Zustand
des empfangenen Lichts ausgibt. Das Schaltglied dient zur ausgewählten Verbindung
des einzelnen Lichtempfangselements mit der ersten Signalverarbeitungsschaltung
oder des Eingangsanschlusses mit der zweiten Signalverarbeitungsschaltung.
Zur Herstellung dieser Verbindungen kann das Schaltglied externe
Anschlüsse,
die zu dem IC und seinen Verbindungsleitungen vorgesehen sind, enthalten.
Geeignete dieser Anschlüsse
sind angeschlossen, um eine der Signalverarbeitungsschaltungen auszuwählen. Das
Schaltglied kann auf dem IC installiert sein. Es kann irgendwo in
Bezug auf die erste und zweite Signalverarbeitungsschaltung angeordnet
sein. Es kann dem Verstärker
oder dem Komparator nachgeschaltet sein. Es kann hinter dem ersten
Komparator oder vor dem zweiten Verstärker angeordnet sein.
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Wenn
das Schaltglied die erste Signalverarbeitungsschaltung auswählt, kann
der IC für
den gewöhnlichen
Zweck eines photoelektrischen Schalters (sowohl des Transmissions-
als auch des Reflexionstyps) verwendet werden, da das Ergebnis der
Signalverarbeitung gemäß dem Zustand
des von dem einzelnen Lichtempfangselement empfangenen Lichts ausgegeben
wird. Wenn ein in zwei Teile unterteiltes Lichtempfangselement oder
ein großes
Lichtempfangselement mit einer größeren Lichtempfangsfläche als
derjenigen des einzelnen Lichtempfangselements auf dem IC mit dem
externen Anschluss verbunden ist und das Schaltglied die zweite
Signalverarbeitungsschaltung auswählt, wird andererseits das Ergebnis
der Verarbeitung gemäß dem Zustand
des Lichts, das von dem extern angeschlossenen Lichtempfangselement
empfangen wird, ausgegeben. Der IC kann also für einen Lichtdetektor des Abstandseinstelltyps
oder für
einen Nachweis, welcher eine große Lichtempfangsfläche, wie
etwa ein eine Lichtleitfaser verwendender Detektor, erfordern würde, verwendet
werden. Da Lichtempfangselemente unterschiedlicher Arten ohne Schwierigkeit
an den externen Anschlüssen
angebracht werden können, kann
eine geeignete Art von Lichtempfangselement ausgewählt an den
externen Anschlüssen,
abhängig von
der für
den Lichtnachweis verwendeten Art von Lichtemitter, angebracht werden.
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Damit
sich ein Lichtempfangselement des in zwei Teile unterteilten Typs
mit dem so aufgebauten Lichtnachweis-IC verbinden lässt, muss
der IC mit einem Paar von externen Anschlüssen versehen sein. Die zweite
Signalverarbeitungsschaltung ist dann mit Differenzverstärkern zur
Erzeugung eines Differenzsignals, welches die Differenz zwischen
den über
die externen Anschlüsse
eingegeben Signalen darstellt, und einem Komparator zum Vergleichen
des Niveaus dieses Differenzsignals mit einem spezifizierten Schwellenwert
aufgebaut.
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Die
Lichtempfangselemente einer solchen geteilten Photodiode sind einzeln
mit den externen Anschlüssen
verbunden. Wenn diese Lichtempfangselemente an unterschiedlichen
Stellen in Bezug auf den Lichtemitter angeordnet werden, kann ein
Nachweissignal ausgegeben werden, das angibt, ob sich ein Zielobjekt
innerhalb eines spezifizierten Abstandsbereichs vom Beobachtungspunkt
aus befindet. Wenn das Differenzsignal mit einer Anzahl von Schwellenwerten
verglichen wird, ist es möglich,
ein Signal auszugeben, welches den Abstand des Zielobjekts vom Beobachtungspunkt
angibt.
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Wenn
ein Lichtempfangselement mit einer größeren Lichtempfangsfläche als
derjenigen des einzelnen Lichtempfangselements auf dem IC angeschlossen
ist, wird es mit einem des Paares von externen Anschlüssen verbunden,
wobei der andere Anschluss geerdet wird. In diesem Fall gibt das
Differenzsignal die von diesem größeren Lichtempfangselement
empfangene Lichtmenge an. Das so gewonnene Differenzsignal kann
nun durch die erste Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet werden
(wie etwa für
ein Vergleichen des Signalniveaus mit einem Schwellenwert).
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung können
die erste Signalverarbeitungsschaltung und die zweite Signalverarbeitungsschaltung
so aufgebaut sein, dass sie sich in eine einzelne gemeinsame Schaltung
für die
Ausgabe des Verarbeitungsergebnisses teilen. Die Schaltung zur Ausgabe
des Signalverarbeitungsergebnisses dient zur Ausgabe eines endgültigen Nachweissignals,
welches das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines Zielobjekts
angibt. Wenn eine Schaltung zur Anpassung der Niveaus des Eingangssignals über das
interne Lichtempfangselement und des Eingangssignals über den
externen Anschluss erforderlich ist, kann eine solche Schaltung
der ers ten und der zweiten Signalverarbeitungsschaltung gemeinsam
sein. Wenn eine solche Schaltung vorhanden ist, die der ersten und
der zweiten Signalverarbeitungsschaltung gemeinsam sind, dient das
Schaltglied dazu, die Verbindung zwischen ihrem gemeinsamen Teil
und ihren individuell vorgesehenen Teilen zu schalten.
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Ein
diese Erfindung verkörpernder
Lichtdetektor ist wie in Anspruch 7 definiert. Es ist bevorzugt, dass
sowohl der IC als auch das geteilte Lichtempfangselement auf einer
einzigen Leiterplatte montiert sind.
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Kurze Beschreibung der
Zeichnungen
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1 ist
eine Schrägansicht
eines die Erfindung verkörpernden
Lichtdetektors, eingebaut in einen photoelektrischen Schalter eines
Abstandseinstelltyps;
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2 ist
ein schematisches Blockdiagramm eines Lichtedetektors;
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3 ist
ein Blockdiagramm eines Lichtdetektors gemäß einer ersten Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
ein Zeitdiagramm für
das Arbeiten der zur internen Photodiode der 3 in Beziehung stehende
Schaltungen;
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5 ist
ein Zeitdiagramm für
das Arbeiten der zu der geteilten Photodiode der 3 in
Beziehung stehenden Schaltungen;
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6 ist
ein Blockdiagramm eines Lichtdetektors gemäß einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
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7 ist
ein Zeitdiagramm für
das Arbeiten der zur geteilten Photodiode der 6 in
Beziehung stehenden Schaltungen;
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8 ist
ein Blockdiagramm eines Lichtdetektors gemäß einer dritten Ausführungsform
der Erfindung;
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9 ist
ein Blockdiagramm des Lichtnachweis-IC der 6, wobei
eine einzelne Photodiode angeschlossen ist;
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10 ist
ein Blockdiagramm eines Lichtdetektors gemäß einer vierten Ausführungsform
der Erfindung; und
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11 ist
eine Schrägansicht
eines Lichtdetektors, der für
einen herkömmlichen
photoelektrischen Sensor eines Reflexionstyps verwendet wird.
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Komponenten,
die äquivalent
oder wenigstens ähnlich
sind, sind durchgängig
mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, auch wenn sie Komponenten
verschiedener Lichtdetektoren sind, und werden zur Vereinfachung
der Offenbarung nicht in jedem Fall wiederholt erläutert.
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Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt
einen die Erfindung verkörpernden
Lichtdetektor 24, eingebaut in einen photoelektrischen
Schalter des Abstandseinstelltyps, mit einem mit einer LED 23 versehenen
Lichtemitter 19, einem Lichtnachweis-IC 20 und
einer geteilten Photodiode 21 mit zwei Elementen, die auf
einer Leiterplatte 18 sitzen. Bezugszeichen 25 bezeichnet
ein Gehäuse, welches
den Grundkörper
des photoelektrischen Schalters bildet. Bezugszeichen 26 und 27 geben Linsen
für das
Einstrahlen bzw. den Empfang von Licht an.
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Eine
einzelne Photodiode (nachstehend als interne Photodiode bezeichnet) 22 ist
an dem Lichtnachweis-IC 20 angebracht, welcher mit einer
Anzahl von Anschlüssen,
darin eingeschlossen Eingangsanschlüsse zum Verbinden zu den beiden
Elementen der geteilten Photodiode 21, sowie mit Schaltungen zur
Auswahl zwischen der an dem Lichtnachweis-IC 20 angebrachten
internen Photodiode 21 und der geteilten Photodiode 21 und
zur Verarbeitung von Signalen des ausgewählten Elements zur Feststellung des
Vorhandenseins eines Zielobjekts versehen ist.
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2 zeigt
die beiden Elemente der geteilten Photodiode 21 (nachfolgend
als Nahelement 21N und Fernelement 21F bezeichnet).
Sie sind so angeordnet, dass sie die gleiche Menge an reflektiertem Licht
empfangen, wenn die lichtreflektierende Oberfläche eines Zielobjekts sich
an einer spezifizierten „Standardposition" befindet, wogegen
das Nahelement 21N mehr Licht empfängt, wenn sich das Zielobjekt
näher zum
Lichtdetektor 24 als die Standardposition befindet, und
das Fernelement 21F mehr Licht empfängt, wenn das Zielobjekt vom
Lichtdetektor 24 weiter als die Standardposition entfernt
ist. Bezugszeichen 28 gibt einen Entkoppelkondensator für die Elemente 21N und 21F an,
Bezugszeichen 29 und 30 geben einen Ansteuertransistor
bzw. einen Widerstand für
die Emission von Licht von der LED 23 an, und Bezugszeichen 38 gibt
eine externe Spannungsquelle für
den IC 20 an.
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Der
Lichtnachweis-IC 20 ist nicht nur mit Eingangsanschlüssen 1 und 2 zur
Verbindung zu den Elementen 21N und 21F, sondern
auch mit einem Ausgangsanschluss 8, über welchen ein Nachweissignal
auf eine (nicht gezeigte) externe Vorrichtung ausgegeben wird, sowie
einem Impulsausgangsanschluss 11 zur Übertragung von Ansteuerimpulsen auf
die Ansteuertransistoren 29 für die LED 23 versehen.
Am IC 20 angebracht sind ferner eine Verarbeitungsschaltung
(„die
Internsignal-Vorverarbeitungsschaltung") 31 zur
Vorverarbeitung einer Ausgabe der internen Photodiode 22,
eine weitere Vorverarbeitungsschaltung („die Externsignal-Vorverarbeitungsschaltung") 32 zur
Vorverarbeitung von Signalen („Signal
N" und „Signal
F"), die von den
Elementen 21N und 21F über die Eingangseinschlüsse 1 und 2 eingegeben
werden, ein Schaltglied 22, ein Hauptverstärker 34,
eine Steuerschaltung 35, eine Ausgabeschaltung 36 und
eine Lichtemissionsteuerschaltung 37.
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Die
Internsignal-Vorverarbeitungsschaltung 31 enthält eine
I/V-Umwandlungsschaltung
und eine Verstärkerschaltung
zur Umwandlung des Ausgangsstroms der internen Photodiode 22 in
eine als Lichtemp fangssignal abzunehmende Spannung. Die Externsignal-Vorverarbeitunsschaltung 32 enthält nicht
nur I/V-Umwandlungsschaltungen
individuell für die
Elemente 21N und 21F, sondern auch einen Differenzverstärker zur
Differenzbildung und Verstärkung
von Signalen N und F, die von diesen I/V-Umwandlungsschaltungen ausgegeben werden.
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Der
Hauptverstärker 34,
die Steuerschaltung 35 und die Ausgabeschaltung 36 sind
intern eingerichtet und beiden Photodioden 21 und 22 gemeinsam.
Das Schaltglied 33 dient zur ausgewählten Verbindung entweder der
Internsignal-Vorverarbeitungschaltung 31 oder der Externsignal-Vorverarbeitungsschaltung 32 mit
dem Hauptverstärker 34.
Die Signale der ausgewählten
Schaltung werden über
den Hauptverstärker 34 der
Steuerschaltung 35 eingegeben.
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Die
Steuerschaltung 35 dient dazu, durch Zuführen eines
Ansteuerimpulses an die Lichtemissionsteuerschaltung 37 zu
bewirken, dass die LED 23 Licht emittiert, und auch dazu,
dass sie durch Vergleichen der verstärkten Ausgabe des Hauptverstärkers 34 mit
einem spezifizierten Schwellenwert synchron mit dem Zeitpunkt des
Ansteuerimpulses ein Nachweissignal ausgibt, das das Vorhandensein
oder Nichtvorhandensein eines Objekts angibt. Die Ausgabeschaltung 36 ist
mit dem Ausgangsanschluss 8 verbunden und dient dazu, das
Nachweissignal der Steuerschaltung 35 auf eine externe
Vorrichtung über
diesen Ausgangsanschluss 8 auszugeben.
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Zusammenfassend
kann bei Verbindung der geteilten Photodiode 21 mit den
Eingangsanschlüssen 1 und 2 und
der Externsignal-Verarbeitungsschaltung 32 mit
dem Hauptverstärker 34 über das Schaltglied 33 ein
Nachweisvorgang unter Verwendung des verstärkten Differenzsignals der
geteilten Photodiode 21 auf dem Lichtnachweis-IC 20 selbst ausgeführt werden.
Wenn die geteilte Photodiode 21 nicht mit den Einganganschlüssen 1 und 2 verbunden
ist und die Internsignal- Verarbeitungsschaltung 31 mit
dem Hauptverstärker 34 verbunden
ist, wird andererseits ein einfacher Nachweisvorgang unter Verwendung
des Lichtempfangssignals der internen Photodiode 22 ausgeführt.
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Als
nächstes
wird der Aufbau des Lichtdetektors 24 anhand von Beispielen
in größeren Einzelheiten
beschrieben. 3 zeigt ein erstes Beispiel
des Lichtdetektors 24, bei welchem ein Abschnitt des Aufbaus,
der der Externsignal-Verarbeitungsschaltung 32 entspricht,
und ein Aufbau, der dem in 2 gezeigten
Schaltglied 33 entspricht, außerhalb des Lichtnachweis-IC 20 vorliegen.
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Der
Lichtnachweis-IC 20, wie er in 3 gezeigt
ist, trägt
darauf nicht nur einen Hauptverstärker 34, einen Komparator 39,
eine Signalverarbeitungsschaltung 40 und eine Ausgabeschaltung 36,
die gemeinsam sowohl die geteilte Photodiode 21 als auch die
interne Photodiode 22 bedienen, sondern auch die Lichtemissions-Steuerschaltung 37 und
eine Spannungsquellenschaltung 41. Der Komparator 39 und
die Signalverarbeitungsschaltung 40 entsprechen der Steuerschaltung 35 der 2.
Die Signalverarbeitungsschaltung 40 dient zur Lieferung
von Ansteuerimpulsen an die Lichtemissionssteuerschaltung 37.
Die Spannungsquellenschaltung 41 dient nicht nur als Spannungsquelle
für die
verschiedenen Schaltungen auf dem Lichtnachweis-IC 20,
sondern auch zur Erzeugung einer an die geteilte Photodiode 21 angelegten
Vorspannung Vref. In 3 bezeichnen
Bezugszeichen 9 und 10 einen Anschluss zur Erdung
der Spannungsquellenschaltung 41 bzw. einen Anschluss zur
Verbindung der Spannungsquellenschaltung 41 mit einer Spannungsquelle
VCC.
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Der
Lichtnachweis-IC 20 ist auch mit einer I/V-Umwandlungsschaltung 42,
einem Koppelkondensator 43 und einem Vorverstärker 44 als
Komponenten einer Vorverarbeitungsschaltung für die interne Photodiode 22 versehen.
Außerhalb
des Lichtnachweis-IC 20 befinden sich Widerstände 45N und 45F,
die mit den Anoden der Ele mente 21N und 21F der
geteilten Photodiode 21 zur Umwandlung photoelektrischer
Ströme
in Spannungen verbunden sind. Durch diese Widerstände 45N und 45F geführte Ausgangssignale
(oben als Signale N und F bezeichnet) werden über die Koppelkondensatoren 46N und 46F auf
Anschlüsse 1 und 2 übertragen.
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Die
Widerstände 45N und 45F sowie
die Koppelkondensatoren 46N und 46F für die I/V-Umwandlung
können
auf dem Lichtnachweis-IC 20 angebracht sein, um die Anzahl
von außen
anzuschließender
Komponenten zu vermindern, das in 3 gezeigte
Beispiel ist aber vorteilhaft, wobei die Kapazität des Lichtnachweis-IC 20 beschränkt werden kann.
Die Längen
der Verbindungsdrähte
zwischen der geteilten Photodiode 21 und dem Lichtnachweis-IC 20 sollten
vorzugsweise so kurz wie möglich gehalten
werden.
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Ein
Differenzverstärker 47 und
eine Biasschaltung 49 sind ebenfalls auf dem Lichtnachweis-IC 20 als
Vorverarbeitungsschaltung für
die geteilte Photodiode 21 angebracht. Ebenfalls installiert ist
eine Ausgabesteuerschaltung 53, die sich aus einem Vorverstärker 50,
einem Hauptverstärker 51 und einem
Komparator 52 zusammensetzt.
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Die
Plus- und Minuseingangseinschlüsse des
Differenzverstärkers 47 sind
mit dem Anschluss 1 bzw. 2 verbunden, derart,
dass die Differenz zwischen dem Signal N des Nahelements 21N und
dem Signal F des Fernelements 21F verstärkt und auf die Biasschaltung 49 (als
das „N-F-Signal") eingegeben wird.
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Die
Biasschaltung 49 dient als Vorspannung für das N-F-Signal
durch Signale, die synchron mit dem Ansteuerimpuls der Signalverarbeitungsschaltung 40 auf
die Lichtemissionssteuerschaltung 37 sind. Der Zweck dieses
Vorspannungseinstellvorgangs ist es, die Niveaus des N-F-Signals
und des Lichtempfangssignals der internen Photodiode 22 anzupassen.
Wenn sich das N-F-Signal auf Null-Niveau befindet, wird ein Bias
so eingestellt, dass das Null-Niveausignal auf das gleiche Ni veau
wie das des Lichtempfangssignals geändert wird, wenn sich ein Zielobjekt
in der Standardposition befindet, wenn die interne Photodiode 22 für den Nachweis
verwendet wird.
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Der
Vorverstärker 44 am
unteren Ende der Vorverarbeitungsschaltung für die geteilte Photodiode ist
mit Anschluss 5 verbunden. Die Eingangsseite des Hauptverstärkers 34 ist
mit Anschluss 7 verbunden.
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Wenn
der so aufgebaute Lichtnachweis-IC 20 für einen Nachweis mittels Lichtempfangssignals der
internen Photodiode 22 verwendet wird, sind die Anschlüsse 6 und 7 so
angeschlossen, dass die Ausgabe der Vorverstärkers 44 auf den Hauptverstärker 34 überragen
wird. Wenn andererseits die geteilte Photodiode 21 extern
angeschlossen ist, werden Anschlüsse 5 und 7,
wie durch eine gepunktete Linie wiedergegeben, angeschlossen, so
dass die Ausgabe der Vorspannungsschaltung 49 auf den Hauptverstärker 34 übertragen
wird.
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Wenn
die Anschlüsse 6 und 7,
wie oben erläutert,
angeschlossen sind, wird ein Koppelkondensator 54 zwischen
ihnen eingesetzt und ein Potentiometerwiderstand 55 zur
Einstellung des Ausgangsspannungsniveaus des Vorverstärkers 44 mit
Anschluss 6 verbunden. Wenn die Anschlüsse 5 und 7 angeschlossen
sind, wird in ähnlicher
Weise zwischen ihnen, angegeben durch eine gepunktete Linie in 3,
ein Koppelkondensator 56 eingesetzt.
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Da
nicht nur die Vorverarbeitungsschaltungen und der Hauptverstärker 34,
sondern auch die Koppelkondensatoren 54 und 56 zum
Abtrennen von Störsignalen
gemäß diesem
Beispiel extern angeschlossen sind, lässt sich der Lichtnachweis-IC 20 kompakt
halten. Die Koppelkondensatoren 54 und 56 können auch
auf dem Lichtnachweis-IC 20 installiert sein. Die Funktion
des Potentiometerwiderstands 55 zur Einstellung des Ausgangsspannungsniveaus kann
auch durch Vorsehen einer Funktion zur Einstellung der Lichtausgabe
realisiert sein.
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Der
Vorverstärker 50 und
der Hauptverstärker 51 innerhalb
der Ausgabesteuerschaltung 53 sind normalerweise nicht
angeschlossen, sind aber über
die Anschlüsse 3 und 4 anschließbar. Der
Vorverstärker 50 ist
mit Anschluss 2 verbunden. Ein weiterer Koppelkondensator 57 kann
zwischen den Anschlüssen 3 und 4 eingesetzt
sein, dieser Koppelkondensator 27 kann aber auch auf dem
Lichtnachweis-IC 20 vorgesehen sein.
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Die
Verbindung zwischen den Anschlüssen 3 und 4 wird
zusammen mit der Verbindung zwischen den Anschlüssen 5 und 7 realisiert,
wenn die geteilte Photodiode 21 extern angebracht wird.
Wenn die Anschlüsse 3 und 4 zusammengeschlossen
sind, wird das Signal F aus dem Anschluss 2 über den
Vorverstärker 50 und
den Hautverstärker 51 in
den Komparator 52 eingegeben. Der Komparator 52 ist
mit der Signalverarbeitungsschaltung 40 verbunden und dient
zur Ausgabe eines H-Niveau-Signals (nachfolgend als „Ausgabesteuersignal" bezeichnet) auf
die Signalverarbeitungsschaltung 40, wenn sich das über die
Verstärker 50 und 51 empfangene
Signal F als höher
als ein spezifiziertes Niveau erweist.
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In
größeren Einzelheiten
erläutert,
dient der Hauptverstärker 34 dazu,
eingegebene Signale zu invertieren und zu verstärken. Der Komparator 39 erhält das invertierte
und verstärkte
Signal und gibt ein H-Niveau-Signal
auf die Signalverarbeitungsschaltung 40 aus, wenn das eingegebene
Signal ein spezifiziertes Niveau überschreitet (oder stärker negativ als
das spezifizierte Niveau wird).
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Die
Signalverarbeitungsschaltung 40 erhält Ausgangssignale des Komparators 39 synchron
mit dem Ansteuerimpuls auf die Lichtemissionssteuerschaltung 37 und
dann auf die Ausgabeschaltung 36. Die Signalverarbeitungsschaltung 40 ist
mit einem Anschluss 12 für den Empfang von externen
Signalen verbunden und so aufgebaut, dass sie ein L-Niveau-Signal
unter Ignorierung des H-Niveau-Signals des Kompara tors 39 ausgibt,
wenn sowohl das über den
Anschluss 12 erhaltene Signal als auch das Ausgabesteuersignal
der Ausgabesteuerschaltung 53 L-Niveau-Signale sind.
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Gemäß dem gerade
beschriebenen Beispiel ist der Anschluss 12 so eingerichtet,
dass er mit einer L-Niveau-Spannung verbunden werden kann, wenn die
geteilte Photodiode 21 verwendet wird, und mit einer H-Niveau-Spannung,
wenn die interne Photodiode 22 verwendet wird, derart,
dass das empfangene Lichtempfangssignal wirksam wird.
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Wenn
es die geteilte Photodiode 21 ist, die gerade für den Nachweis
verwendet wird, wird das N-F-Signal null nicht nur, wenn sich das
Zielobjekt an einer Stelle befindet, wo jedes der Elemente 21N und 21F die
gleiche Menge an reflektiertem Licht empfängt, sondern auch, wenn kein
reflektiertes Licht auf sie einfällt
(d.h., wenn kein Zielobjekt vorhanden ist). Das Ausgabesteuersignal
der Ausgabesteuerschaltung 53 dient dazu, zwischen diesen
beiden unterschiedlichen Situationen, in denen das N-F-Signal null
wird, zu unterscheiden, wobei so gesteuert wird, dass eine Ausgabe
eines Nachweissignals nur erfolgt, wenn ein Zielobjekt vorhanden
ist. Anders ausgedrückt
wird, da das Ausgabesteuersignal L ist und die über den Anschluss 12 eingegebene
Spannung bei Abwesenheit eines Zielobjekts ebenfalls L ist, das H-Signal
des Komparators 39 unwirksam gemacht, und das von der Signalverarbeitungsschaltung 40 ausgegebene
Signal ist L.
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4 zeigt
ein Beispiel von Signalwellenformen, wenn die Anschlüsse 6 und 7 des
Lichtnachweis-IC 20 für
einen Nachweisvorgang mittels der Lichtnachweissignale der internen
Photodiode 22 angeschlossen sind. In 4 bezeichnen
a und b Situationen, in denen ein Zielobjekt sich an einer Stelle weiter
weg als eine spezifizierte Standardposition befindet, und c und
d eine andere Situation, in der sich das Zielobjekt näher zum
Detektor als die Standardposition befindet. Die horizontale strichpunktierte
Linie in 4 gibt das Aktionsniveau des Komparators 39 an,
das auf der Grundlage des Niveaus von durch die interne Photodiode 22 empfangenem
Licht, wenn sich das Zielobjekt exakt an der Standardposition befindet,
eingestellt ist.
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In
den Situationen a und b ist die Menge an vom Zielobjekt reflektiertem
Licht kleiner als das, was man an der Standardposition erhalten
würde,
weshalb die Ausgabe des Hauptverstärkers 34 das Aktionsniveau
für den
Komparator 39 nicht erreicht. In den Situationen c und
d überschreitet
demgegenüber das
Lichtempfangssignal die Menge von an der Standardposition erhaltenem
reflektiertem Licht. Da das Signal des Hauptverstärkers 34 das
Aktionsniveau für
den Komparator 39 überschreitet,
wird ein H-Niveau-Signal vom Komparator 39 ausgegeben.
Da in dieser Situation ein H-Niveau-Signal am Anschluss 12 ausgegeben
wird, wird die Ausgabe des Komparators 39 wirksam gemacht.
Nachdem eine Signalverarbeitungsroutine durch eine Integrierschaltung oder
ein Schieberegister in der Signalverarbeitungsschaltung 40 ausgeführt worden
ist, überträgt die Ausgabeschaltung 36 ein
das Vorhandensein eines Zielobjekts angebendes Signal.
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5 zeigt
das Arbeiten verschiedener Schaltungen, wenn die Anschlüsse 5 und 6 und
die Anschlüsse 3 und 4 angeschlossen
sind, d.h., wenn Lichtempfangssignale der geteilten Photodiode 21 für den Nachweis
verwendet werden. In 5 zeigen A, B, C und D die Signale,
wenn kein Zielobjekt vorhanden ist, wenn ein Zielobjekt an der Standardposition
vorhanden ist, wenn das Zielobjekt an einer näher als die Standardposition
seienden Position vorhanden ist, und wenn das Zielobjekt an einer
weiter weg als die Standardposition seienden Position vorhanden
ist.
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Die
Biasschaltung ist für
die Aufgabe eines Bias eines dem Aktionsniveau des Komparators 39 entsprechenden
Niveaus auf das N-F-Signal
des Differenzverstärkers 37 eingerichtet.
Das N-F-Signal ist unter den Bedingungen A und B der 5 null
und wird durch den Kompara tor 39 über die Biasschaltung 49 und
den Hauptverstärker 34 mit
dem Aktionsniveau verglichen. Dadurch gibt der Komparator 39, wie
in 5 gezeigt, ein H-Niveau-Signal aus.
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Bei
A jedoch wird, da sowohl das Ausgabesteuersignal vom Komparator 52 der
Ausgabesteuerschaltung 53 als auch das am Anschluss 12 ausgegebene
Steuersignal L-Signale sind, die Ausgabe des Komparators 39 unwirksam
gemacht und ein Signal ausgegeben, welches „kein Zielobjekt" angibt. Bei B andererseits
wird, da das ausgegebene Steuersignal Hist, wenngleich das Signal
des Anschlusses 12 L ist, das H-Signal des Komparators 39 wirksam
gemacht und ein Signal, welches „Objekt vorhanden" angibt, ausgegeben.
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Im
Zeitpunkt C wird das N-F-Signal positiv, weil das Niveau des Signals
N höher
als dasjenige des Signals F wird. Dadurch übersteigt das Signal, welches
die Biasschaltung 49 und den Hauptverstärker 34 durchläuft, das
Aktionsniveau des Komparators 39 (wobei es spannungsmäßig niedriger
als das Aktionsniveau wird), und die Ausgabe des Komparators 39 wird
H. Da dabei ein H-Niveau-Signal vom Komparator 52 der Ausgabesteuerschaltung 53 ausgegeben
wird, wird die H-Niveau-Ausgabe
des Komparators 39, wie im Falle von B, wirksam gemacht und
ein Signal ausgegeben, das das Vorhandensein eines Zielobjekts angibt.
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Im
Zeitpunkt D wird das N-F-Signal negativ, weil das Niveau des Signals
F höher
als dasjenige des Signals N wird. Dadurch erreicht die Ausgabe des
Hauptverstärkers 34 das
Aktionsniveau des Komparators 39 nicht. Es wird also ein
L-Niveau-Signal vom Komparator 39 ausgegeben und ein Signal ausgegeben,
das das Nichtvorhandensein eines Zielobjekts angibt.
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6 zeigt
ein weiteres Beispiel des Lichtdetektors 24, demgemäß der Lichtnachweis-IC 20 mit
individuellen Hauptverstärkern 34A und 34B sowie
Komparatoren 39A und 39B, jeweils für die interne
Photodiode 22 und die geteilte Photodiode 21 vorgesehen
ist. Die Aufbau ten der Vorverarbeitungsschaltungen für die Photodioden 21 und 22 und
der Ausgabesteuerschaltung sind die gleichen wie die in 3 gezeigten.
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Der
Hauptverstärker 34A für die interne
Photodiode 22 ist mit Anschluss 7 und der Hauptverstärker 34B für die geteilte
Photodiode 21 mit Anschluss 13 verbunden. Wenn
also die interne Photodiode 22 verwendet werden soll, werden
die Anschlüsse 6 und 7 zusammengeschaltet,
so dass ein Lichtempfangssignal der internen Photodiode 22 dem
Hauptverstärker 34A eingegeben
wird. Wenn die geteilte Photodiode 21 verwendet wird, werden
die Anschlüsse 5 und 13 zusammengeschaltet,
so dass das von den Elementen 21N und 21F der
geteilten Photodiode 21 gewonnene Signal in den Hauptverstärker 34B eingegeben
wird. Die Verbindung zwischen Anschlüssen wird in beiden obigen
Fällen über einen
Koppelkondensator 34 bzw. 56 bewirkt.
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Die
Signalverarbeitungsschaltung 40 empfängt in diesem Beispiel die
Ausgabe des Komparators 39A oder 39B synchron
mit dem Zeitpunkt des Ansteuersignals für die Lichtemissionssteuerschaltung 37. Ähnlich wie
bei der in 3 gezeigten Situation wird eine
L-Spannung auf den Anschluss 12 gegeben, wenn die geteilte
Photodiode verwendet wird, und eine H-Spannung, wenn die interne
Photodiode verwendet wird. Wenn die geteilte Photodiode verwendet
wird, wird die Ausgabe des Komparators 39B unwirksam gemacht,
wenn kein Zielobjekt vorhanden ist, weil sowohl der Anschluss 12 als
auch das Signal der Ausgabesteuerschaltung 53 auf L-Niveau
sind.
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7 zeigt
das Arbeiten des in 6 gezeigten Beispiels, wenn
die Anschlüsse 5 und 13 und die
Anschlüsse 3 und 4 zusammen
geschaltet sind, derart, dass ein Nachweisvorgang von der geteilten Photodiode 21 ausgeführt wird.
Das Arbeiten, wenn die interne Photodiode 22 für den Nachweis
verwendet wird, ist das gleiche wie das in 4 gezeigte und
wird daher nicht noch einmal erläutert.
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In 7 geben
A, B, C und D die gleichen Situationen wie in 5 an.
In diesem Beispiel wird der Differenzverstärker 47 so eingestellt,
dass er ein Ausgangssignal mit einen Bias eines spezifizierten Niveaus
ausgibt, derart, dass ein Signal mit einem Niveau, das dem Aktionsniveau
des Komparators 39B entspricht, vom Hauptverstärker 34B in
Situationen A und B ausgegeben wird, wenn die Signale N und F gleich
werden. Das nachfolgende Arbeiten ist das gleiche wie das oben unter
Bezug auf 5 erläuterte, so dass ein „Nichtvorhandensein"-Signal im Falle A
und ein „Vorhanden"-Signal im Fall B
ausgegeben wird. Das Arbeiten für
den Nachweis in Fällen
C und D ist ebenfalls wie oben unter Bezug auf 5 erläutert.
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Die 6 und 7 zeigen
ein weiteres Beispiel, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass
die Aufbauten bis hin zur Signalverarbeitungsschaltung 40 vollständig in
Teile getrennt sind, die individuell der internen und den geteilten
Photodioden 22 und 21 entsprechen. Anders als
im Beispiel der 1 besteht also keine Notwendigkeit,
die Niveaus von Signalen nach der Vorverarbeitung anzupassen. Optimale
Aktionsniveaus können
individuell für
die Komparatoren 39A und 39B, die den zugehörigen Photodioden 21 und 22 entsprechen,
eingestellt werden.
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8 zeigt
ein weiteres Beispiel, welches oberhalb der Signalverarbeitungsschaltung 40 ähnlich 6 ist,
wobei Schaltungen individuell für
die beiden Photodioden 21 und 22 verwendet werden, sich
aber dadurch unterscheidet, dass ihre Schaltung zur Verarbeitung
des Lichtempfangssignals der internen Photodiode 22 auch
mit den Funktionen der Ausgabesteuerschaltung 53 versehen
ist. Erläutert
in größeren Einzelheiten,
enthält
ihre Ausgabesteuerschaltung 53 nur einen Vorverstärker 50 als
ihre eigene Komponente. Wenn dieser Vorverstärker 50 mit dem Hauptverstärker 34A für die interne
Photodiode 22 über
die Anschlüsse 3 und 7 verbunden
wird, dienen der Hauptverstärker 34A und
der Komparator 39A als Schaltung zur Verarbeitung des Signals
F über
den Vorverstärker 50.
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Wenn
die interne Photodiode 22 für den Nachweis verwendet wird,
befindet sich der Anschluss 12 auf H-Niveau und die Anschlüsse 6 und 7 sind
zusammengeschaltet, wie oben unter Bezug auf 6 erläutert, so
dass die Ausgabe des Vorverstärkers 44 auf
den Hauptverstärker 34A übertragen wird.
Wenn die geteilte Photodiode 21 verwendet werden soll,
befindet sich der Anschluss 12 auf L-Niveau und die Anschlüsse 5 und 13 sind
zusammengeschaltet und geben das N-F-Signal auf den Hauptverstärker 34B,
und die Anschlüsse 3 und 7 sind ebenfalls
zusammengeschaltet, um so den Hauptverstärker 34A und den Komparator 39A als
Signalsteuerschaltung 53 zu verwenden.
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In
diesem Beispiel ist die Signalverarbeitungsschaltung 40 mit
Schaltungen (der „ersten Schaltung" und der „zweiten
Schaltung") zur
Ausgabe der ODER- und UND-Operationen auf den Ausgängen der
Komparatoren 39A und 39B auf der oberen Seite
und einem Schaltglied zum Umschalten zwischen der ersten und zweiten
Schaltung versehen. Der Anschluss 12, welcher mit dieser
Signalverarbeitungsschaltung 40 verbunden ist, ist mit
einer H-Spannung verbunden, wenn die interne Photodiode 22 verwendet
wird, und mit einer L-Spannung, wenn die geteilte Photodiode 21 verwendet
wird, wie oben unter Bezug auf die 3 und 6 erläutert. Das
Schaltglied in dieser Signalverarbeitungsschaltung ist also so eingestellt,
dass es die erste Schaltung auswählt,
wenn das Signal des Anschlusses 12 H ist, und die zweite
Schaltung, wenn das Signal des Anschlusses 12 L ist. Dadurch
wird die Ausgabe des Komparators 39A stets wirksam gemacht,
wenn die interne Photodiode 22 verwendet wird, wobei die Nachweisroutine,
wie oben unter Bezug auf 4 erläutert, ausgeführt wird.
Wenn die geteilte Photodiode 21 verwendet wird, wird die
H-Niveau-Ausgabe des Komparators 39B nur wirksam gemacht,
wenn das Ausgabesteuersignal des Komparators 39A H ist,
wobei die gleiche Nachweisroutine, wie oben unter Bezug auf 7 erläutert, ausgeführt wird.
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Es
ist zu beachten, dass ein Lichtnachweis-IC 20 gemäß irgendeinem
der oben beschriebenen drei Beispiele auch mit einer einzelnen externen Photodiode
mit einer größeren Fläche als
derjenigen der internen Photodiode 22 anstelle einer geteilten Photodiode
verwendet werden kann.
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9 zeigt
einen Lichtdetektor 24A mit einer einzelnen Photodiode 60,
die mit einem Lichtnachweis-IC 20 verbunden ist, der, wie
oben in 6 gezeigt, aufgebaut ist, wobei
die Photodiode 60 mit dem Anschluss 1 verbunden
ist, während
der Anschluss 2 geerdet ist. In 9 bezeichnet 61 einen
Widerstand zur Umwandlung des photoelektrischen Stroms der Photodiode 60 in
ein Spannungssignal und 62 einen Koppelkondensator. Mit
der so angeschlossenen Photodiode 60 sind die Anschlüsse 5 und 7 so
angeschlossen, dass die verstärkte
Differenzausgabe des Differenzverstärkers 47 durch den
Hauptverstärker 34A und
den Komparator 39A für
die interne Photodiode 23 verarbeitet wird.
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Da
sich das Eingangssignal des Anschlusses 2 auf Null-Niveau
befindet, während
ein Signal eines Niveaus, das der Menge des von der Photodiode 60 empfangenen
Lichts entspricht, am Anschluss 1 eingegeben wird, wird
das Lichtempfangssignal der Photodiode 60 dem Hauptverstärker 34A über den Differenzverstärker 47 und
den Koppelkondensator 56 eingegeben und eine Nachweisroutine
unter Verwendung des Lichtempfangssignals der Photodiode 60 danach
ausgeführt,
wie dies für
die interne Diode 22, wie oben erläutert, geschah. In dem in 9 gezeigten
Beispiel ist das Eingangssignal aus Anschluss 12 mit einer
Spannung auf einem H-Niveau verbunden. Da die Ausgabesteuerschaltung 53 nicht verwendet
wird, werden die Anschlüsse 3 und 4 offen gelassen.
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10 zeigt
eine weitere Abwandlung, die für
ein Addieren der Signale N und F eingerichtet ist, um die Summe
auf die Signalverarbeitungsschaltung zu übertragen, derart, dass Situationen,
wo kein reflektiertes Licht von jedem der Elemente der geteilten Photodiode
empfangen wird, unterschieden werden können. Diese Ausführungsform
ist auch dadurch gekennzeichnet, dass sie I/V-Umwandlungsschaltungen
der geteilten Photodiode auf dem IC installiert aufweist, derart,
dass die Anzahl anzuschließender externer
Schaltungen reduziert werden kann.
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Wenn
die interne Photodiode 22 für den Nachweis verwendet wird,
sind die Anschlüsse 7 und 9 zusammengeschaltet,
derart, dass das Lichtempfangssignal aus ihnen durch die I/V-Umwandlungsschaltung 42 in
ein Spannungssignal umgewandelt wird, wobei es, nachdem es durch
Verstärker 44 und 34B verstärkt worden
ist, es durch den Komparator 39B mit einem spezifizierten
Schwellenwert verglichen wird, wobei das Ergebnis dieses Vergleichs über die
Ausgabeschaltung 36 ausgegeben wird. Wenn die extern angeschlossene
geteilte Photodiode 21 verwendet wird, sind Anschlüsse 4 und 5 und Anschlüsse 6 und 9,
wie durch unterbrochene Linien angegeben, zusammengeschaltet. Der
Detektor 24 wird vorab so eingestellt, dass gleiche Lichtmengen von
den Elementen 21N und 21F empfangen werden, wenn
ein Zielobjekt sich an einer Standardposition befindet.
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Wenn
ein Zielobjekt irgendwo näher
als die Standardposition zugegen ist, wird die Ausgabe des Nahelements 21N größer als
diejenige des Fernelements 21F. Deren Ausgaben werden durch
einen Additionsverstärker
(ADD) und dann durch den Hauptverstärker 34B über die
Anschlüsse 7 und 9 verstärkt. Der
Komparator 39B vergleicht dieses verstärkte Signal mit dem spezifizierten
Schwellenwert und gibt ein H-Signal
aus. Gleichzeitig wird ein Differenzsignal der Ausgaben der Elemente 21N und 21F durch
den Hauptverstärker 34A über Anschlüsse 4 und 5 verstärkt, wobei
der Komparator 39A dieses verstärkte Differenz signal mit einem
spezifizierten Schwellenwert wie etwa 0 V vergleicht und ein H-Signal
ausgibt. Von diesen Ausgaben der Komparatoren 39A und 39B gibt
die Ausgabeschaltung 36 ein Signal aus, welches das Vorhandensein
eines Zielobjekts irgendwo näher
als die Standardposition angibt.
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Wenn
ein Zielobjekt irgendwo weiter weg als die Standardposition zugegen
ist, wird die Ausgabe des Fernelements 21F größer als
diejenige des Nahelements 21N. In diesem Fall ist die Ausgabe
des Komparators 39B ein H-Signal wie oben, die Ausgabe
des Komparators 39A aber ein L-Signal. Mit Empfang dieser
von den Komparatoren 39A und 39B ausgegebenen
Vergleichssignale gibt die Signalverarbeitungsschaltung 40 ein
L-Signal aus, welches angibt, dass es kein Objekt näher zum
Beobachtungspunkt als die Standardposition gibt.
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Wenn
kein Objekt vorhanden ist, das reflektiertes Licht auf das Nachelement 21N oder
das Fernelement 21F sendet, sind deren Ausgaben beide nahezu
gleich null. Die Ausgabe des Hauptverstärkers 34B ist also
kleiner als der Schwellenwert für
den Komparator 39B, und die Ausgabe des Komparators 39B wird
ein L-Signal. Andererseits ist die Ausgabe des Hauptverstärkers 34A nicht
klar positiv oder klar negativ, weshalb die Ausgabe des Komparators 39A instabil
ist. In dieser Situation gibt die Signalverarbeitungsschaltung 40 ein
L-Signal aus, das angibt, dass kein Objekt irgendwo näher als
die Standardsituation vorhanden ist.
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Die
Erfindung wurde oben unter Bezug auf nur eine begrenzte Anzahl von
Beispielen beschrieben, diese Beispiele sollen aber den Gegenstand
der Erfindung nicht einschränken.
Viele Abwandlungen und Variationen sind im Rahmen der Erfindung
möglich.
Beispielsweise kann, wenngleich nur so genannte geteilte Photodioden
mit zwei getrennten Lichtempfangselementen als Beispiele für einen
Abstandseinstelltyp von photoelektrischen Schaltern, die extern
mit einem die Erfin dung verkörpernden
Lichtdetektor zu verbinden sind, beschrieben wurden, eine so genannte
positionsempfindliche Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist,
dass sie unterschiedliche Signale. abhängig von der Position des empfangenen
Lichtpunkts auf der Lichtempfangsfläche ausgibt, stattdessen mit
dem Paar von Eingangsanschlüssen
irgendeines der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Detektoren verbunden werden.
Eine positionsempfindliche Vorrichtung (wenngleich zur Vereinfachung
der Offenbarung nicht dargestellt) ist typischerweise mit einer
langgestreckten Lichtempfangsfläche
versehen, wobei Ausgangsanschlüsse sich
an ihren longitudinalen Endpositionen befinden, derart, dass die
Intensität
des Stromes, der durch diese Ausgangsanschlüsse geht, von der Position des
empfangenen Lichts auf der Lichtempfangsfläche abhängt. Der Abstand zu einem Zielobjekt
kann anhand der Position des Lichtpunkts abgeschätzt werden.