WO2018188955A1 - Light grid and method for operating a light grid - Google Patents

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WO2018188955A1
WO2018188955A1 PCT/EP2018/057938 EP2018057938W WO2018188955A1 WO 2018188955 A1 WO2018188955 A1 WO 2018188955A1 EP 2018057938 W EP2018057938 W EP 2018057938W WO 2018188955 A1 WO2018188955 A1 WO 2018188955A1
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signal
phase
receiver
frequency
period
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PCT/EP2018/057938
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German (de)
French (fr)
Inventor
Martin Trsek
Peter Scharf
Original Assignee
Duometric Ag
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00—Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10—Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/20—Detecting, e.g. by using light barriers using multiple transmitters or receivers

Definitions

  • the invention relates to a light grid according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a light grid according to the preamble of claim 13.
  • EP 1 950 584 A1 discloses an optoelectronic sensor with a light transmitter, two light receivers and an optical element, the light transmitter emitting a useful light of a first predetermined frequency range, and the optical element directing the incident useful light to a useful light receiver of the two light receivers.
  • An evaluation unit compares the signal of the disturbing light with the signal of the superposition of the disturbing light and the useful light and can thus separate the signal of the useful light from the signal of the disturbing light.
  • this is expensive because a separate Störlichtempfhurer must be provided.
  • a further disadvantage is that the light signals of the transmitting elements in the receiver elements are converted into measuring signals, usually current signals, in that the solar or external light radiation can cause a disturbing current in the receiver elements, which exceeds the actual signal current by a multiple. As a result, the measurement accuracy is greatly impaired or possibly.
  • DE 27 53 571 AI discloses a protective barrier for the protection and monitoring of dangerous work areas on machines with light transmitters and their associated, responsive to the transmitter radiation receivers, wherein each formed between individual transmitters and receivers beam paths limit the work area to be secured and at least one interruption the beam paths, a control signal is generated, which suppresses a hazardous to the operator operation of the machine or interrupts.
  • the transmitter are fed synchronously with electrical operating pulses, with the operating pulses in the frequency, phase and duty cycle coincident reference pulses are supplied to the first inputs of comparison stages whose second inputs receive the output pulses generated by a respective associated receiver, and that in the comparison stages the output pulses are compared with the reference pulses for agreement in terms of frequency, phase angle and duty cycle to develop the control signal of an output stage upon detection of deviations.
  • EP 2 996 250 A1 discloses an optical sensor arrangement comprising a light sensor connected to a summing node and configured to generate a sensor current, a current source connected to the summation node to provide a source current, and an integrator coupled to the summation node and configured to generate a first value of an integrator signal by integrating during a first phase and generating a second value of the integrator signal by integrating during a second phase.
  • the optical sensor arrangement further comprises a sum and hold circuit which is coupled to the integrator and adapted to generate an analog output signal depending on a difference of the first value and the second value of the integrator signal.
  • WO 02/48745 A1 discloses a method and apparatus for providing an indication of the presence of an article within a nip zone that is in the path of an automated closure device, such as a motorized window, sunroof, gate or hatch, using an optical sensor including a synchronous detection amplifier for selectively amplifying the desired light signal in the presence of ambient light and electronic noise.
  • the object of the invention is therefore to provide a light grid and a method for its operation, which overcome the above-mentioned disadvantages and allow reliable detection of objects in the surveillance area between transmitter and receiver elements, and in particular a generated by foreign or sunlight interference signal as well as possible and yet suppress it in a simple manner, in particular without costly additional measures.
  • the invention solves the problem by a light grid with the features of claim 1 and a method for its operation with the features of claim 13.
  • Advantageous developments and refinements of the invention are specified in the dependent claims.
  • this can be an effective noise suppression, so that otherwise usual precautions such as the use of special optical lenses or lens arrays, optical filter elements, hoods or similar protection against foreign or sunlight are not necessary.
  • light, light rays, light signals, etc. are referred to here, even if "light” is actually the infrared radiation often used for such light grids, which lies outside the wavelength range of visible light Laser light or other types of light can be used.
  • An aforementioned light grid according to the invention is characterized in that a reference signal generator unit for generating a receiver reference signal and a summing unit for generating a sum signal by summation of the receiver reference signal is provided with the received signal, one of the summing unit downstream signal separation unit for separating the interference signal from the frequency-prone signal component a signal converter unit downstream of the signal converter unit is preferably provided for converting the output signal of the signal separation unit, the signal separation unit or the signal converter unit is followed by a phase comparator with a phase reference signal for comparing the output signal of the signal separation unit or the output signal of the signal separation unit converted in the signal converter unit the phase comparator, a comparator unit for comparing a generated during a first phase measurement period the first output signal of the phase comparator and a second output signal of the phase comparator generated during a second phase measuring period different from the first phase measuring period.
  • the signal converter unit can be dispensed with if the output signal of the signal separation unit is already suitable for the phase comparator.
  • the comparator unit may include a first integrator for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measurement period and a second integrator for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measurement period, and wherein the comparator unit for forming a difference between the two on-integrated output signals of the phase comparator is set up.
  • the comparator unit can advantageously have an integrator which is set up for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measuring period and for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measuring period or vice versa.
  • the signal separation unit may comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit, in particular LC parallel resonant circuit.
  • the signal separation unit may be preceded by a buffer amplifier with a low-impedance input for the sum signal and / or a high-impedance output.
  • the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °.
  • the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, predetermined frequency and amplitude.
  • the duty cycle of the pulse sequences can be 50%, the pulse sequences thus being symmetrical.
  • the duration of the first and the second phase measurement period may preferably be longer than the period of the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal, in particular at least three times the period duration.
  • between the first and second A short pause may also be inserted in the phase measurement period to allow safe decay of the signals generated during the first phase measurement period.
  • the light grid comprises a transmission strip with the first transmission element and further transmission elements.
  • the light grid may comprise a receiver strip with the first receiver element and further receiver elements.
  • the reference signal generator unit and the summation unit can advantageously be contained in the receiver strip.
  • the summing unit may be followed by an amplifier.
  • the transmitting element and / or the receiver element can be connected to a control unit for controlling and / or reading out the transmitting element and / or the receiver element.
  • An aforementioned method for operating a light grid according to the invention is characterized in that a) during a first Phasenmesszeitraums in the receiver element, a first received signal is generated, b) the first received signal and a receiver reference signal are summed to form a first sum signal, c) during one of d) the second received signal and the receiver reference signal are summed into a second sum signal, e) and then a phase position of the first sum signal and the second sum signal are compared with each other, and a signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element is derived therefrom, wherein either f) transmitted by the transmitting element in the first phase measuring period no measuring beam and in the second phase measuring period of the measuring beam, or g) is emitted both in the first and in the second phase measuring period of the measuring beam, gl) the phase position of the frequency-prone signal component of the measuring beam is kept constant and the phase position of the receiver reference signal between the first and second Phasenmesszeitraum is shifted,
  • the second phase measurement period can advantageously follow directly on the first phase measurement period or vice versa.
  • the first or second sum signal of a signal separation unit for separating the interference signal component from the frequency-affected signal component of the sum signal may preferably be supplied to step b) or d) for suppressing the interference signal component contained in the received signal.
  • the signal separation unit may preferably comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit.
  • the phase position of the frequency-affected signal components of the first sum signal and the second sum signal instead of the first sum signal and the second sum signal can be compared to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element and the receiver element thereof.
  • the output signal of the signal separation unit can be converted into a first pulse sequence or, during the second phase measurement period, into a second pulse sequence, in particular rectangular pulse trains.
  • the phase position of the first pulse train and the second pulse train instead of the first sum signal and the second sum signal are compared to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element and the receiver element thereof.
  • the output signal of the signal separation unit may preferably be compared with a phase reference signal, thereby generating a first and / or second comparison signal.
  • the phase position of the first and second comparison signals instead of the first sum signal and the second sum signal can be compared with each other to the signal for the presence of the object between the transmitting element and the Derive receiver element from it.
  • the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, with a predetermined frequency and amplitude.
  • the phase position of the phase reference signal in step gl) can be shifted by the same amount and / or in the same direction as the receiver reference signal.
  • the first comparison signal determined during the first phase measurement period can advantageously be integrated into a first integration signal over a first integration period and the second comparison signal determined during the second phase measurement period can be integrated into a second integration signal over a second integration period different from the first integration period, the first integration signal being at least until is held at the end of the second integration period, and then a difference signal is formed between the first integration signal and the second integration signal to derive the signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element therefrom.
  • the first comparison signal determined during the first phase measurement period can be integrated into an integration signal over a first integration period and held at least until the beginning of the second phase measurement period, and in the second phase measurement period the integration signal is deconvoluted from its held final value at the end of the first phase measurement period via the second comparison signal or vice versa.
  • the first and the second integration period can be the same length.
  • the integrator or integrators may be reset after the second phase measurement period in order to start integration again from a predefined start value during the following new first phase measurement period.
  • the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, especially preferably greater than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °.
  • step gl the phase position of the receiver reference signal between the first and second phase measurement periods can be shifted in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °.
  • step gl the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam between the first and second phase measurement period can be shifted in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °.
  • Fig. 1 is a schematic block diagram of a light grid according to the invention
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of a control module from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of a transmission strip of the light grid from FIG. 1;
  • Fig. 4 is a schematic circuit diagram of a receiver strip of the light grid
  • Fig. 5 is a timing diagram of waveforms for an exemplary
  • Fig. 6 is a diagram with temporal signal waveforms for an exemplary
  • Fig. 7 is a diagram with temporal signal waveforms for an exemplary
  • a light grid 1 comprises a transmission strip 2 with a plurality of only indicated individual transmission elements, for example infrared (IR) -Sendioden, of which only one transmitting element 2a is individually referred to here, and a receiver strip 3 also with a plurality of only indicated individual receiver elements, such as IR receiving diodes, of which only one receiver element 3a is designated here individually.
  • IR infrared
  • the light grid 1 comprises a control unit 4, which is connected via a multi-core cable 5 to the power supply and control of the transmitting elements 2a and in particular generation of the transmission signals to the transmission strip 2. Accordingly, the control unit 4 is connected via a further multi-core cable 6 to the receiver bar 3 to provide the receiver elements 3 a with energy and read there received and preprocessed received signals such as a later described in detail reference signal and sum signal in the control unit 4.
  • control unit 4 The supply of the control unit 4 with electrical energy via an electrical power supply 7 in a conventional manner. From this, the control unit 4 also feeds the transmitting strip 2 and receiver strip 3.
  • control unit 4 is connected to a higher-level controller 8, in which the determined data, ie in particular the detection of an object in a monitoring area Ü between the transmission bar 2 and the receiver bar 3, can be further processed.
  • the transmitting element 2 a transmits, in a manner known per se, a measurement signal in the form of a light beam L, preferably infrared light, to the receiver strip 3.
  • a measurement signal in the form of a light beam L, preferably infrared light
  • the other transmitting elements then sequentially each transmit its own light beam, so that the measuring process can be explained as far as possible on the basis of the light beam L between the transmitting element 2a and receiver element 3a during a beam time by way of example.
  • Corresponding statements also apply to the other transmitter or receiver elements.
  • the arriving at the receiver element 3 a light beam L is preferably converted there into a power-receiving signal, which there as described below pre-evaluated and then forwarded to the control unit 4 in order to enable a statement about objects in the monitoring area Ü between the transmitter bar 2 and the receiver bar 3.
  • a power-receiving signal which there as described below pre-evaluated and then forwarded to the control unit 4 in order to enable a statement about objects in the monitoring area Ü between the transmitter bar 2 and the receiver bar 3.
  • Due to the irradiation of sunlight or extraneous light on the receiver element 3 a there may be an interference signal, in particular noise, caused, which interferes with the received signal generated by the light beam L of the transmitting element 2a and may exceed unfavorably many times. In this way, a reliable statement about the presence of an object in the monitoring area Ü can then be made impossible.
  • the strength of the received signal is not directly by an amplitude measurement, but indirectly by a phase measurement.
  • the phase position of a sum signal consisting of a received signal and a reference signal of the same frequency, fixed amplitude and phase position is measured.
  • the influence of the received signal on the phase position of the sum signal increases with increasing amplitude of the received signal, so that the phase position of the sum signal represents a measure of the strength of the received signal.
  • a parallel resonant circuit can advantageously be used whose resonant frequency corresponds to the frequency of the transmission signal.
  • the transmission signal S1 generated in the transmission strip 2, that is to say the light beam L of the transmission element 2a, consists of a coherent pulse sequence with a predetermined operating frequency at the end of the beam time, while no light beam L is transmitted at the beginning of the beam time.
  • the duration of the pulse sequence is preferably less than half the beam time, and more preferably only one third of the beam time.
  • the pulse sequence itself represents a frequency-prone signal component of the light beam, wherein the duty cycle is preferably 50%.
  • FIG. 3 An example of a circuit realization of the transmission strip 2 is shown in FIG. 3.
  • the control unit 4 is initially controlled by a control signal 4 via a shift register 2b the IR emitting diode 2a and the switch 2c are driven for the first beam time, so that the IR transmitting diode 2a transmits the light beam L to the receiving diode 3a.
  • Received signal 3 received by receiver element 3 a during beam time in receiver strip 3 is added to a receiver-side generated reference signal S2 in the form of a pulse sequence of the same frequency as the operating frequency, defined intensity and phase position to form a sum signal S4.
  • a receiver-side generated reference signal S2 in the form of a pulse sequence of the same frequency as the operating frequency, defined intensity and phase position to form a sum signal S4.
  • phase position of the reference signal S2 is shifted relative to the phase position of the received signal S3 by a nominal 90 degrees to allow a maximum shift of the phase of the sum signal S4 relative to the reference signal S2.
  • a phase shift of 0 degrees between received signal S3 and reference signal S2 would result in the sum signal S4 increasing the amplitude, but no phase shift, while a phase shift of 180 degrees would lead to an attenuation of the sum signal S4 without usable phase shift.
  • the sum signal S4 now experiences, depending on the strength of the received signal S3, a phase shift relative to the reference signal S2 between 0 degrees and a value less than 90 degrees.
  • the typical working range for the phase shift between 0 and 45 degrees are because the sum signal S4, with the same size of received signal S3 and reference signal S2 has a phase shift of 45 degrees. If the magnitude of the received signal S3 exceeds that of the reference signal S2 by a multiple, the phase position of the sum signal S4 asymptotically approaches that of the received signal S3, without reaching it completely.
  • a circuit realization of the receiver strip 2 is shown in FIG. 4.
  • the IR receiver diode 3a is initially controlled by a control signal of the control unit 4 via a shift register 3b for the first beam time, so that the IR receiver diode 3a receives the light beam L transmitted by the transmission element 2a ,
  • the reference signal S2 is generated in a reference signal generator unit 3c on the control signal of the control unit 4, so that in a summing unit 3d, the reference signal S2 and the received signal S3 can be added to the sum signal S4.
  • the sum signal S4 via a single amplifier 3e for example, a single common transistor for all receiver elements 3 a, be reinforced again before it is then fed to the control unit 4 for further processing.
  • control signals for the individual transmitting elements or receiver elements of the transmitting strip 2 or receiver strip 3 can be synchronized by the control unit 4, so that after the first beam time for the first pair of transmitting element 2a and receiver element 3a by means of the shift register 2b and 3b, the corresponding process for the next transmitter-receiver element pair.
  • a first phase measurement is first carried out in the beam time without transmitted by the transmitting element 2a transmitted signal Sl, so that the received signal S3 contains only the Störemfladore, and then a second phase measurement with transmit signal Sl.
  • the order can also be reversed.
  • the results of the two phase measurements during the beam time are compared in order to eliminate the interference and thus obtain the most accurate possible value for the strength of received by the receiver element 3a light beam L and consequently to be able to make an accurate statement about objects in the surveillance area Ü.
  • the first and second phase measurements can preferably take place in the shortest possible distance one behind the other, so that the likelihood is low that change the interference in the meantime.
  • the sum signal S4 from the receiver strip 3 to the control unit 4 may be a current signal.
  • an unwanted background light generates a noise current that can easily exceed the current value of the sum signal S4 thousands of times.
  • the current of the sum signal S4 at the input 4E of the control unit 4 is fed to a buffer amplifier 9 shown in Fig. 2, whose input is low impedance, so that the voltage swing on the line 6 remains low and the capacity of the line 6 the incoming current signal affected as little as possible.
  • the output of the buffer amplifier 9, however, has a high impedance and leads to a resonant circuit designed here as an LC parallel resonant circuit 10 (LC resonator) whose resonant frequency is tuned to the pulse frequency of the transmission signal S1. Since interfering signals such as daylight or even artificial lighting usually last for a long time with the same strength and not change within the one beam time or only slightly, the DC component of the sum signal S4 thus generated flows through the inductance of the LC parallel resonant circuit 10 to ground while the AC component at the resonance resistance of the LC parallel resonant circuit 10 builds up a sinusoidal voltage. The phase position of this sinusoidal voltage S5 thus contains the information about the strength of the received signal S3.
  • LC parallel resonant circuit 10 LC resonator
  • the phase position of the sine voltage S5 is measured twice at different times, namely first without and then with the transmission signal S1.
  • An additional phase shift of the received signal S3 with respect to the idle state without a light signal from the transmitting strip 2 is effected by the transmitting signal S1 if the space between the respective transmitting element 2a and the receiving element 3a is optically continuous in the monitoring area Ü of the light grid 1.
  • the difference between the two measured phase positions is then again a measure of the strength of the receive strip 3 received from the transmission strip 2 Transmission signal Sl, ie light beam L, and is then evaluated to determine the objects in the surveillance area Ü then as follows.
  • the LC parallel resonant circuit 10 may be equipped with two capacitance diodes or groups of capacitance diodes, so as to tune the reference frequency of the LC parallel resonant circuit 10 preferably by software automatically to the operating frequency of the transmitting element 2a.
  • the two capacitance diodes or groups of capacitance diodes are arranged such that the voltage on the LC parallel resonant circuit 10, which is superimposed on the tuning voltage of the capacitance diodes, always increases the tuning voltage of the one capacitance diode or group of capacitance diodes and reduces the tuning voltage of the other capacitance diodes or capacitance diodes and vice versa, so that the influence of the working voltage of the LC parallel resonant circuit 10 is largely switched to the entire effective capacitance of the capacitance diodes and thus detuning of the LC parallel resonant circuit 10 depending on the amplitude of the working voltage takes place only to a very limited extent.
  • the sine signal S5 of the LC parallel resonant circuit 10 is then converted into a sine-square converter unit 11 into a logic signal S6 and then compared in a phase comparator 12 with a phase or logic reference signal S7 of the same frequency and predetermined phase position.
  • the output signal S8 of the phase comparator 12 again represents a measure of the phase position of the sine signal S5 on the LC parallel resonant circuit 10 and thus for the strength of the received signal S3.
  • the output signal S8 of the phase comparator 12 is fed to a first memory element formed as an integrator 13 within the first phase measurement and integrated there for a given integration time and held the integrated end value or stored.
  • the output signal S8 of the phase comparator 12 is fed to a second second memory element embodied as an integrator 14, and there for the same given integration time as integrated in the first phase measurement and held the final value of the integration again.
  • Output signal of the integrators 13, 14 may advantageously be a voltage value.
  • the integrators 13, 14 each contain a capacitor which stores the results of the phase measurements as a charge.
  • other analog or digital components or circuits may be used which integrate or accumulate the output signal S8 of the phase comparator 12 for a given integration time and then hold for a predetermined hold time.
  • the height of the difference comparison signal S9 shown in FIG. 5 represents a measure of the presence of an object:
  • a full modulation with a maximum difference comparison signal S9a results.
  • a partial attenuation of the received transmission signal Sl at the receiver bar 3 results in respect to the Vollausberichtung smaller difference comparison signal S9b, for example, when a transparent object between the transmitter bar 2 and receiver bar 3 device.
  • the transmission signal S1 is completely attenuated, the result is the difference comparison signal S9c whose value is ideally zero or is significantly smaller than the difference comparison signal S9a at full modulation.
  • the embodiment of the light grid 1 shown in FIGS. 1 to 4 can in principle be used again, wherein, in contrast to the embodiment shown in FIG. 1, there is no connection, in particular no cable-supported connection between the transmitting strip 2 and the receiver strip 3.
  • Such a configuration often occurs when the transmitter strip 2 and the receiver strip 3 are spatially arranged at a great distance from each other, and a wiring due to the local conditions is not possible or not desired.
  • an artificial phase shift is inserted between the first and the second phase measurement period.
  • the embodiment of FIG. 6 shows the embodiments indicated in feature gl) of claim 13.
  • phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam L ie the transmission signal S1 is kept constant over the entire measurement period, ie starting with the first phase measurement period over the intermediate measurement interval until after the second phase measurement period.
  • the receiver reference signal S2 as well as the phase comparator reference signal S7 are shifted in their phase position at the point shown with T Sp tion, wherein in the illustrated embodiment, a preferred phase shift of magnitude 90 ° takes place, here preferably -90 °. Due to this phase shift, the sum signal S4 changes, so that here an artificial phase shift is inserted. As a result, the same effect is finally produced as in the exemplary embodiments described with reference to FIG. 5, namely that a weakening of the transmitter signal Sl, for example by an object, causes a different phase shift than without weakening the transmit signal S1, at which the transmit signal S1 is at full strength the receiver strip 3 is received.
  • the duty cycle of the pulse sequence S8c output at the phase comparator 12 remains the same before and after the phase jump at T, ie in the first phase measurement period and in the second phase measurement period.
  • the duty cycle is 50%, but it could also result in a different duty cycle, depending on the Phase of the transmission signal Sl to the two in-phase reference signals S2 and S7.
  • the final value of the pulse sequence S8c integrated in the same length of time is then the same in both phase measurement periods, so that the difference comparison signal S9c is approximately equal to zero, ideally exactly equal to zero.
  • the height of the difference comparison signal S9 thus represents a measure of the presence of an object, wherein a missing or compared to the Vollaus horrung with complete reception of the transmission signal Sl at the receiver strip 3 very small difference between the integrated in the two phase measurement periods output signals S8c features an object.
  • the transmission signal Sl between the two phase measurement periods at the time Ts pr un g is shifted in phase instead of that shown in Fig. 6 phase shift of receiver reference signal S2 and phase reference signal S7.
  • the phase shift is advantageously 90 ° in absolute terms, here preferably -90 °.
  • the sum signal S4 changes, so that here an artificial phase shift is inserted.
  • the same effect is finally produced as in the exemplary embodiments described with reference to FIG. 6, namely that a weakening of the transmitter signal S1, for example by an object, causes a different phase shift of the sum signal S4 than without weakening the transmit signal S1, at which the transmit signal S1 in FIG full strength at the receiver bar 3 is received.
  • the phase shift of the transmission signal Sl takes place in the present exemplary embodiment, the duty cycle of the output signal S8 of the comparator 12 shifts to values less than 50%, so that the difference comparison signal S9a increases more slowly in the second phase measurement period than in the first phase measurement period.
  • a simpler and reliable detection of objects in light grids can take place by means of the above-described invention. Since the detection is based on the generation of a difference comparison signal, a phase shift of the sum signal between the first and second phase measurement be generated by measurements with and without transmission signal or by measurements with continuous transmission signal and phase shift of the transmission signal or the receiver reference signal, possibly concurrently also the receiver reference signal, between the first and second Phasenmesszeitraums.
  • ⁇ C microcontroller S1 send signal (also input signal)

Abstract

The invention relates to a light grid (1) comprising a first transmission element (2a) for emitting a first measuring beam (L), which contains at least one signal component that is subject to a frequency, to a first receiver element (3a), which is spatially separate from the transmission element (2a) and is designed to convert the received measuring beam (L) and an interference signal potentially superimposed over the measuring beam (L) into a received signal. The invention also relates to a method for operating such a light grid. The aim of the invention is to allow a reliable detection of objects between transmitter and receiver elements. This is achieved by a light grid which is provided with a) a reference signal generating unit (3c) for generating a receiver reference signal and a summing unit (3d) for generating a sum signal by summing the receiver reference signal with the received signal, b) a signal separating unit (10) connected downstream of the summing unit (3d) for separating the interference signal from the signal component that is subject to a frequency, and c) a signal converter unit (11) which is connected downstream of the signal separating unit (10) for converting the output signal of the signal separating unit (10), wherein d) the signal converter unit (11) is arranged upstream of a phase comparator (12) for comparing the output signal of the signal separating unit (10) with a phase reference signal, and the phase comparator (12) is arranged upstream of a comparing unit (13, 14, 15, µC) for comparing a first phase comparator (12) output signal generated during a first phase measuring period with a second phase comparator (12) output signal generated during a second phase measuring period which differs from the first phase measuring period.

Description

Lichtgitter und Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters  Light grid and method for operating a light grid
Die Erfindung betrifft ein Lichtgitter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13. The invention relates to a light grid according to the preamble of claim 1 and to a method for operating a light grid according to the preamble of claim 13.
Bei bekannten Lichtgittern zur Überwachung von Gegenständen in einem Überwachungsbereich, besteht das Problem, dass Hintergrundlicht, insbesondere Fremd- und Sonnenlicht, die korrekte Funktion deutlich beeinträchtigen kann. Dabei wird die Toleranz für Hintergrundlicht in der Regel in Lux angegeben, wobei 100.000 Lux etwa der Beleuchtungsstärke durch direkte Sonneneinstrahlung entsprechen, welche die Funktion des Lichtgitters nachteilig beeinflusst. Da Lichtgitter üblicherweise mit Licht bzw. elektromagnetischer Strahlung zwischen Sende- und Empfänger leiste des Lichtgitters im nahen Infrarotbereich arbeiten, typischerweise 870 nm und 940 nm Wellenlänge, kann aber auch schon die Beleuchtung durch Glühbirnen oder Halogenlampen mit nur 10.000 Lux einen nachteiligen Effekt haben. Denn diese künstlichen Lichtquellen weisen einen ähnlich hohen Infrarotanteil im Empfindlichkeitsbereich der Empfängerleiste des Lichtgitters auf, wie es bei direkter Sonneneinstrahlung der Fall ist. Es wurden bereits unterschiedliche Maßnahmen ergriffen, um diesen Nachteil zu beheben. Beispiele hierfür sind die Verwendung von optischen Linsen, Filterelementen, Blendenhauben oder ähnlichen Schutzvorrichtungen gegen Fremd- oder Sonnenlicht. In known light grids for monitoring objects in a surveillance area, there is the problem that background light, in particular foreign and sunlight, can significantly impair the correct function. The tolerance for background light is usually given in lux, where 100,000 lux correspond approximately to the illuminance by direct sunlight, which adversely affects the function of the light grid. Since light grids usually work with light or electromagnetic radiation between the transmitter and receiver bar of the light grid in the near infrared, typically 870 nm and 940 nm wavelength, but even the illumination by light bulbs or halogen lamps with only 10,000 lux can have a detrimental effect. Because these artificial light sources have a similar high infrared content in the sensitivity range of the receiver bar of the light grid, as is the case with direct sunlight. Various measures have already been taken to remedy this disadvantage. Examples include the use of optical lenses, filter elements, hoods or similar protection against foreign or sunlight.
Weiter ist aus der EP 1 950 584 AI ein optoelektronischer Sensor mit einem Lichtsender, zwei Lichtempfängern und einem optischen Element bekannt, wobei der Lichtsender ein Nutzlicht eines ersten vorgegebenen Frequenzbereichs aussendet, und das optische Element das einfallende Nutzlicht auf einen Nutzlichtempfänger der beiden Lichtempfänger leitet. Dabei entsteht eine Überlagerung aus einem Störlicht und dem Nutzlicht, welche auf den Nutzlichtempfänger fallen, wobei zusätzlich das Störlicht auf einen Störlichtempfänger geleitet wird. Eine Auswerteeinheit vergleicht das Signal des Störlichts mit dem Signal der Überlagerung aus dem Störlicht und dem Nutzlicht und kann somit das Signal des Nutzlichts vom Signal des Störlichts trennen. Dies ist jedoch aufwändig, da ein eigener Störlichtempfänger vorgesehen werden muss. Furthermore, EP 1 950 584 A1 discloses an optoelectronic sensor with a light transmitter, two light receivers and an optical element, the light transmitter emitting a useful light of a first predetermined frequency range, and the optical element directing the incident useful light to a useful light receiver of the two light receivers. This creates a superposition of an interfering light and the useful light, which fall on the Nutzlichtempfänger, in addition, the disturbance light is passed to a Störlichtempfänger. An evaluation unit compares the signal of the disturbing light with the signal of the superposition of the disturbing light and the useful light and can thus separate the signal of the useful light from the signal of the disturbing light. However, this is expensive because a separate Störlichtempfänger must be provided.
Nachteilig ist weiter, da die Lichtsignale der Sendeelemente in den Empfängerelementen in Messsignale, üblicherweise in Stromsignale, umgewandelt werden, dass die Sonnen- oder Fremdlichteinstrahlung einen Störstrom in den Empfängerelementen verursachen kann, welcher den eigentlichen Signalstrom um ein Vielfaches übersteigt. Hierdurch wird die Messgenauigkeit stark beeinträchtigt oder ggfs. die Funktion des Lichtgitters, ein Objekt im Überwachungsbereich zwischen Sender- und Empfängerelementen zu detektieren, vollkommen verunmöglicht. A further disadvantage is that the light signals of the transmitting elements in the receiver elements are converted into measuring signals, usually current signals, in that the solar or external light radiation can cause a disturbing current in the receiver elements, which exceeds the actual signal current by a multiple. As a result, the measurement accuracy is greatly impaired or possibly. The function of the light grid to detect an object in the surveillance area between transmitter and receiver elements, completely impossible.
Zudem besteht oft die Schwierigkeit, bei sehr großen zu überwachenden Bereichen die Sender- und Empfängerelemente über Kabel zu verbinden, da hier lange Kabelführungen notwendig sind und dies zum Teil örtlich nur schwierig möglich ist. Ohne Kabelverbindung besteht jedoch die Schwierigkeit, eine genaue Phasenbeziehung zwischen Sender und der Auswertung der beim Empfänger empfangenen Signale sicherzustellen. In addition, there is often the difficulty in very large areas to be monitored to connect the transmitter and receiver elements via cable, since long cable runs are necessary and this is partly difficult to achieve locally. However, without a cable connection, there is the difficulty of ensuring an accurate phase relationship between transmitters and the evaluation of the signals received at the receiver.
Die DE 27 53 571 AI offenbart eine Schutzschranke zur Sicherung und Überwachung von gefährlichen Arbeitsbereichen an Maschinen mit Lichtsendern und diesen zugeordneten, auf die Senderstrahlung ansprechenden Empfängern, wobei die jeweils zwischen einzelnen Sendern und Empfängern gebildeten Strahlengänge den zu sichernden Arbeitsbereich begrenzen und bei Unterbrechung wenigstens eines der Strahlengänge ein Steuersignal erzeugt wird, das einen für die Bedienungsperson gefährlichen Arbeitsgang der Maschine unterdrückt bzw. unterbricht. Hierzu werden die Sender synchron mit elektrischen Betriebsimpulsen gespeist, wobei mit den Betriebsimpulsen in der Frequenz, Phasenlage und im Tastverhältnis übereinstimmende Bezugsimpulse den ersten Eingängen von Vergleichsstufen zugeführt werden, deren zweite Eingänge die von einem jeweils zugehörigen Empfänger erzeugten Ausgangsimpulse aufnehmen, und dass in den Vergleichsstufen die Ausgangsimpulse mit den Bezugsimpulsen auf Übereinstimmung bezüglich Frequenz, Phasenlage und Tastverhältnis verglichen werden, um bei Feststellung von Abweichungen das Steuersignal einer Ausgangsstufe zu entwickeln. Weder kann dort das bei den Empfängern eingehende Signal mit einem Referenzsignal summiert und anschließend ein Störsignal abgetrennt werden, noch können dort zwei derart erzeugte Signale in einer Vergleichereinheit miteinander verglichen werden. DE 27 53 571 AI discloses a protective barrier for the protection and monitoring of dangerous work areas on machines with light transmitters and their associated, responsive to the transmitter radiation receivers, wherein each formed between individual transmitters and receivers beam paths limit the work area to be secured and at least one interruption the beam paths, a control signal is generated, which suppresses a hazardous to the operator operation of the machine or interrupts. For this purpose, the transmitter are fed synchronously with electrical operating pulses, with the operating pulses in the frequency, phase and duty cycle coincident reference pulses are supplied to the first inputs of comparison stages whose second inputs receive the output pulses generated by a respective associated receiver, and that in the comparison stages the output pulses are compared with the reference pulses for agreement in terms of frequency, phase angle and duty cycle to develop the control signal of an output stage upon detection of deviations. Neither can there the incoming signal at the receivers with a reference signal summed and Subsequently, a noise signal to be separated, nor can two such signals generated in a comparator unit are compared.
Die EP 2 996 250 AI offenbart eine optische Sensor anordnung mit einem Lichtsensor, der mit einem Summationsknoten verbunden und zum Erzeugen eines Sensorstroms ausgebildet ist, eine mit dem Summationsknoten verbundene, zur Bereitstellung eines Quellenstroms ausgestaltete Stromquelle, sowie einem Integrator, der mit dem Summationsknoten gekoppelt ist und zum Erzeugen eines ersten Werts eines Integratorsignals durch Integrieren während eines ersten Phase und zum Erzeugen eines zweiten Wertes des Integratorsignals durch Integrieren während einer zweiten Phase eingerichtet ist. Die optische Sensor anordnung umfasst weiter eine Summen- und Halteschaltung, die mit dem Integrator gekoppelt und dazu ausgebildet ist, ein analoges Ausgangssignal abhängig von einer Differenz des ersten Wertes und des zweiten Werts des Integratorsignals zu erzeugen. Einen Phasenvergleich von durch unterschiedliche Lichteinflüsse erzeugten Signalen ist hier nicht möglich. EP 2 996 250 A1 discloses an optical sensor arrangement comprising a light sensor connected to a summing node and configured to generate a sensor current, a current source connected to the summation node to provide a source current, and an integrator coupled to the summation node and configured to generate a first value of an integrator signal by integrating during a first phase and generating a second value of the integrator signal by integrating during a second phase. The optical sensor arrangement further comprises a sum and hold circuit which is coupled to the integrator and adapted to generate an analog output signal depending on a difference of the first value and the second value of the integrator signal. A phase comparison of signals generated by different light influences is not possible here.
Die WO 02/48745 AI offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Anzeige der Anwesenheit eines Gegenstands innerhalb einer Klemmzone, die im Pfad einer automatisierten Schließvorrichtung, wie beispielsweise ein mit einem Motor angetriebenen Fenster, Schiebedach, Tor oder Luke, ist, unter Verwendung eines optischen Sensors, der einen synchronen Detektions Verstärker enthält, um selektiv das gewünschte Lichtsignal bei der Anwesenheit von Umgebungslicht und elektronischem Rauschen zu verstärken. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Lichtgitter sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb bereitzustellen, welche die oben genannten Nachteile überwinden und eine zuverlässige Detektion von Objekten im Überwachungsbereich zwischen Sender- und Empfängerelementen ermöglichen, und insbesondere ein durch Fremd- oder Sonnenlicht erzeugtes Störsignal möglichst gut und dennoch auf einfache Weise, insbesondere ohne aufwändige zusätzliche Maßnahmen, unterdrücken. Auch soll es ermöglicht werden, Sender- und Empfängerelemente ohne direkte Verbindung über Kabel, Leitungen etc. zu installieren, und dennoch eine einfache und dennoch zuverlässige Detektion zu ermöglichen. Die Erfindung löst die Aufgabe durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu dessen Betrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Vorteilhaft kann dadurch eine effektive Störsignalunterdrückung erfolgen, so dass ansonsten übliche Vorkehrungen wie die Verwendung spezieller optischer Linsen oder Linsenanordnungen, optischer Filterelemente, Blendenhauben oder ähnlicher Schutzvorrichtungen gegen Fremd- oder Sonnenlicht nicht notwendig sind. Wie im vorliegenden Fachgebiet üblich, wird hier von Licht, Lichtstrahlen, Lichtsignal etc. gesprochen, auch wenn mit„Licht" eigentlich die oft für derartige Lichtgitter verwendete Infrarotstrahlung gemeint ist, welche außerhalb des Wellenlängenbereichs des sichtbaren Lichts liegt. Anstelle von Infrarotstrahlung kann aber auch Laserlicht oder andere Lichtarten verwendet werden. WO 02/48745 A1 discloses a method and apparatus for providing an indication of the presence of an article within a nip zone that is in the path of an automated closure device, such as a motorized window, sunroof, gate or hatch, using an optical sensor including a synchronous detection amplifier for selectively amplifying the desired light signal in the presence of ambient light and electronic noise. The object of the invention is therefore to provide a light grid and a method for its operation, which overcome the above-mentioned disadvantages and allow reliable detection of objects in the surveillance area between transmitter and receiver elements, and in particular a generated by foreign or sunlight interference signal as well as possible and yet suppress it in a simple manner, in particular without costly additional measures. It should also be possible to install transmitter and receiver elements without direct connection via cables, lines, etc., and still allow a simple, yet reliable detection. The invention solves the problem by a light grid with the features of claim 1 and a method for its operation with the features of claim 13. Advantageous developments and refinements of the invention are specified in the dependent claims. Advantageously, this can be an effective noise suppression, so that otherwise usual precautions such as the use of special optical lenses or lens arrays, optical filter elements, hoods or similar protection against foreign or sunlight are not necessary. As is customary in the present field of art, light, light rays, light signals, etc. are referred to here, even if "light" is actually the infrared radiation often used for such light grids, which lies outside the wavelength range of visible light Laser light or other types of light can be used.
Ein eingangs genanntes Lichtgitter ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass eine Referenzsignalerzeugereinheit zur Erzeugung eines Empfänger-Referenzsignals und eine Summiereinheit zum Erzeugen eines Summensignals durch Summation des Empfänger- Referenzsignals mit dem Empfangssignal vorgesehen ist, eine der Summiereinheit nachgeschaltete Signaltrenneinheit zum Abtrennen des Störsignals von dem frequenzbehafteten Signalanteil vorgesehen ist, bevorzugt eine der Signaltrenneinheit nachgeschaltete Signal wandlereinheit zum Umwandeln des Ausgangssignals der Signaltrenneinheit vorgesehen ist, der Signaltrenneinheit oder der Signalwandlereinheit ein Phasenkomparator zum Vergleich des Ausgangssignals der Signaltrenneinheit oder des in der Signal wandlereinheit umgewandelten Ausgangssignals der Signaltrenneinheit mit einem Phasen-Referenzsignal nachgeschaltet ist, dem Phasenkomparator eine Vergleichereinheit zum Vergleichen eines während eines ersten Phasenmesszeitraums erzeugten ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators und eines während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums erzeugten zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators nachgeschaltet ist. Auf die Signal wandlereinheit kann ggf. verzichtet werden, falls das Ausgangssignal der Signaltrenneinheit schon für den Phasenkomparator geeignet ist. Bevorzugt kann die Vergleichereinheit einen ersten Integrator zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des ersten Phasenmesszeitraums und einen zweiten Integrator zum Aufintegrieren des zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des zweiten Phasenmesszeitraums aufweisen, und wobei die Vergleichereinheit zum Bilden einer Differenz zwischen den beiden aufintegrierten Ausgangssignalen des Phasenkomparators eingerichtet ist. An aforementioned light grid according to the invention is characterized in that a reference signal generator unit for generating a receiver reference signal and a summing unit for generating a sum signal by summation of the receiver reference signal is provided with the received signal, one of the summing unit downstream signal separation unit for separating the interference signal from the frequency-prone signal component a signal converter unit downstream of the signal converter unit is preferably provided for converting the output signal of the signal separation unit, the signal separation unit or the signal converter unit is followed by a phase comparator with a phase reference signal for comparing the output signal of the signal separation unit or the output signal of the signal separation unit converted in the signal converter unit the phase comparator, a comparator unit for comparing a generated during a first phase measurement period the first output signal of the phase comparator and a second output signal of the phase comparator generated during a second phase measuring period different from the first phase measuring period. If necessary, the signal converter unit can be dispensed with if the output signal of the signal separation unit is already suitable for the phase comparator. Preferably, the comparator unit may include a first integrator for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measurement period and a second integrator for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measurement period, and wherein the comparator unit for forming a difference between the two on-integrated output signals of the phase comparator is set up.
Dabei kann die Vergleichereinheit vorteilhaft einen Integrator aufweisen, der zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des ersten Phasenmesszeitraums und zum Abintegrieren des zweiten Ausgangssignals des Phasenkomparators während des zweiten Phasenmesszeitraums oder umgekehrt eingerichtet sein. In this case, the comparator unit can advantageously have an integrator which is set up for integrating the first output signal of the phase comparator during the first phase measuring period and for integrating the second output signal of the phase comparator during the second phase measuring period or vice versa.
Bevorzugt kann die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis, insbesondere LC-Parallelschwingkreis umfassen. Vorteilhaft kann der Signaltrenneinheit ein Pufferverstärker mit einem niederohmigen Eingang für das Summensignal und/oder einem hochohmigen Ausgang vorgeschaltet sein. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Empfänger-Referenzsignal die gleiche Signalform und Frequenz haben wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls, aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben sein, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweisen. Bevorzugt können der frequenzbehaftete Signalanteil, das Empfänger- Referenzsignal und/oder das Phasen-Referenzsignal eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, vorgegebener Frequenz und Amplitude sein. Vorteilhaft kann dabei der Tastgrad der Pulsfolgen 50% betragen, die Pulsfolgen also symmetrisch sein. Die Dauer des ersten und des zweiten Phasenmesszeitraums können bevorzugt länger sein als die Periodendauer des frequenzbehafteten Signalanteils, des Empfänger- Referenzsignals und/oder des Phasen-Referenzsignals, insbesondere mindestens das 3- fache der Periodendauer. Bevorzugt kann zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum auch eine kurze Pause eingefügt werden, um ein sicheres Ausschwingen der während des ersten Phasenmesszeitraums erzeugten Signale zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Lichtgitter eine Sendeleiste mit dem ersten Sendeelement und weiteren Sendelementen. Vorteilhaft kann das Lichtgitter eine Empfängerleiste mit dem ersten Empfängerelement und weiteren Empfängerelementen umfassen. Dabei können vorteilhaft die Referenzsignalerzeugereinheit und die Summiereinheit in der Empfängerleiste enthalten sein. Bevorzugt kann der Summiereinheit ein Verstärker nachgeschaltet sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Sendeelement und/oder das Empfängerelement mit einer Steuereinheit zum Ansteuern und/oder Auslesen des Sendeelements und/oder des Empfängerelements verbunden sein. Preferably, the signal separation unit may comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit, in particular LC parallel resonant circuit. Advantageously, the signal separation unit may be preceded by a buffer amplifier with a low-impedance input for the sum signal and / or a high-impedance output. In an advantageous embodiment, the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °. Preferably, the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, predetermined frequency and amplitude. Advantageously, the duty cycle of the pulse sequences can be 50%, the pulse sequences thus being symmetrical. The duration of the first and the second phase measurement period may preferably be longer than the period of the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal, in particular at least three times the period duration. Preferably, between the first and second A short pause may also be inserted in the phase measurement period to allow safe decay of the signals generated during the first phase measurement period. In a preferred embodiment, the light grid comprises a transmission strip with the first transmission element and further transmission elements. Advantageously, the light grid may comprise a receiver strip with the first receiver element and further receiver elements. In this case, the reference signal generator unit and the summation unit can advantageously be contained in the receiver strip. Preferably, the summing unit may be followed by an amplifier. In a further advantageous embodiment, the transmitting element and / or the receiver element can be connected to a control unit for controlling and / or reading out the transmitting element and / or the receiver element.
Ein eingangs genanntes Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass a) während eines ersten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement ein erstes Empfangssignal erzeugt wird, b) das erste Empfangssignal und ein Empfänger-Referenzsignal zu einem ersten Summensignal aufsummiert werden, c) während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement ein zweites Empfangssignal erzeugt wird, d) das zweite Empfangssignal und das Empfänger-Referenzsignal zu einem zweiten Summensignal aufsummiert werden, e) und dann eine Phasenlage des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals miteinander verglichen werden, und ein Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abgeleitet wird, wobei entweder f) vom Sendeelement im ersten Phasenmesszeitraum kein Messstrahl und im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl ausgesendet wird, oder g) sowohl im ersten als auch im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl ausgesendet wird, wobei gl) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls konstant gehalten wird und die Phasenlage des Empfänger- Referenzsignals zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird, oder gl) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird und die Phasenlage des Empfänger- Referenzsignals konstant gehalten wird. Bevorzugt können die Phasenlage des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals jeweils im ersten bzw. zweiten Phasenmesszeitraum bestimmt werden. An aforementioned method for operating a light grid according to the invention is characterized in that a) during a first Phasenmesszeitraums in the receiver element, a first received signal is generated, b) the first received signal and a receiver reference signal are summed to form a first sum signal, c) during one of d) the second received signal and the receiver reference signal are summed into a second sum signal, e) and then a phase position of the first sum signal and the second sum signal are compared with each other, and a signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element is derived therefrom, wherein either f) transmitted by the transmitting element in the first phase measuring period no measuring beam and in the second phase measuring period of the measuring beam, or g) is emitted both in the first and in the second phase measuring period of the measuring beam, gl) the phase position of the frequency-prone signal component of the measuring beam is kept constant and the phase position of the receiver reference signal between the first and second Phasenmesszeitraum is shifted, or gl) the phase of the frequency-sensitive Signal component of the measuring beam is shifted between the first and second Phasenmesszeitraum and the phase position of the receiver reference signal is kept constant. Preferably, the phase position of the first sum signal and the second sum signal in each case in the first and second phase measurement period can be determined.
Dabei kann vorteilhaft der zweite Phasenmesszeitraum unmittelbar auf den ersten Phasenmesszeitraum folgen oder umgekehrt. Vorteilhaft kann dabei auch eine Pause zwischen den beiden Phasenmesszeiträumen eingefügt werden, um Einschwingvorgänge ausreichend Zeit zum Abklingen zu lassen und die während der beiden Phasenmesszeiträume bestimmten Phasenlagen des ersten bzw. zweiten Summensignals sauber trennen zu können. In this case, the second phase measurement period can advantageously follow directly on the first phase measurement period or vice versa. Advantageously, it is also possible to insert a pause between the two phase measurement periods in order to allow sufficient time for transient effects to decay and to be able to cleanly separate the phase positions of the first and second sum signal determined during the two phase measurement periods.
Weiter kann bevorzugt nach Schritt b) bzw. d) zum Unterdrücken des im Empfangssignal enthaltenen Störsignalanteils das erste bzw. zweite Summensignal einer Signaltrenneinheit zum Abtrennen des Störsignalanteils von dem frequenzbehafteten Signalanteil des Summensignals zugeführt werden. Dabei kann bevorzugt die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis umfassen. Bevorzugt kann in Schritt e) die Phasenlage der frequenzbehafteten Signalanteile des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals anstelle des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abzuleiten. Weiter kann das Ausgangssignal der Signaltrenneinheit während des ersten Phasenmesszeitraums in eine erste Pulsfolge bzw. während des zweiten Phasenmesszeitraums in eine zweite Pulsfolge, insbesondere Rechteck-Pulsfolgen, umgewandelt werden. Bevorzugt kann in Schritt e) die Phasenlage der ersten Puls folge und der zweiten Pulsfolge anstelle des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abzuleiten. Bevorzugt kann das Ausgangssignal der Signaltrenneinheit während des ersten Phasenmesszeitraums und des zweiten Phasenmesszeitraums mit einem Phasen-Referenzsignal verglichen und dadurch ein erstes und/oder zweites Vergleichssignal erzeugt werden. Bevorzugt kann in Schritt e) die Phasenlage des ersten und zweiten Vergleichssignals anstelle des ersten Summensignals und des zweiten Summensignals miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abzuleiten. In einer vorteilhaften Ausgestaltung kann das Phasen-Referenzsignal eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, mit vorgegebener Frequenz und Amplitude sein. Bevorzugt kann die Phasenlage des Phasen- Referenzsignals in Schritt gl) um denselben Betrag und/oder in dieselbe Richtung verschoben werden wie das Empfänger-Referenzsignal. Furthermore, the first or second sum signal of a signal separation unit for separating the interference signal component from the frequency-affected signal component of the sum signal may preferably be supplied to step b) or d) for suppressing the interference signal component contained in the received signal. In this case, the signal separation unit may preferably comprise a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit. Preferably, in step e), the phase position of the frequency-affected signal components of the first sum signal and the second sum signal instead of the first sum signal and the second sum signal can be compared to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element and the receiver element thereof. Furthermore, during the first phase measurement period, the output signal of the signal separation unit can be converted into a first pulse sequence or, during the second phase measurement period, into a second pulse sequence, in particular rectangular pulse trains. Preferably, in step e), the phase position of the first pulse train and the second pulse train instead of the first sum signal and the second sum signal are compared to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element and the receiver element thereof. During the first phase measuring period and the second phase measuring period, the output signal of the signal separation unit may preferably be compared with a phase reference signal, thereby generating a first and / or second comparison signal. Preferably, in step e), the phase position of the first and second comparison signals instead of the first sum signal and the second sum signal can be compared with each other to the signal for the presence of the object between the transmitting element and the Derive receiver element from it. In an advantageous embodiment, the phase reference signal may be a pulse train, in particular a rectangular pulse train, with a predetermined frequency and amplitude. Preferably, the phase position of the phase reference signal in step gl) can be shifted by the same amount and / or in the same direction as the receiver reference signal.
Weiter kann vorteilhaft das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal über einen ersten Integrationszeitraum zu einem ersten Integrationssignal aufintegriert und das während des zweiten Phasenmesszeitraums ermittelte zweite Vergleichssignal über einen zum ersten Integrationszeitraum unterschiedlichen zweiten Integrationszeitraum zu einem zweiten Integrationssignal aufintegriert werden, wobei das erste Integrationssignal mindestens bis zum Ende des zweiten Integrationszeitraums gehalten wird, und anschließend ein Differenzsignal zwischen dem ersten Integrationssignal und zweiten Integrationssignal gebildet wird, um das Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement daraus abzuleiten. Alternativ kann das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal über einen ersten Integrationszeitraum zu einem Integrationssignal aufintegriert und mindestens bis zum Beginn des zweiten Phasenmesszeitraums gehalten werden, und im zweiten Phasenmesszeitraum das Integrationssignal ausgehend von seinem gehaltenen Endwert am Ende des ersten Phasenmesszeitraums über das zweite Vergleichssignal abintegriert werden oder umgekehrt. Bevorzugt können der erste und der zweite Integrationszeitraum gleich lang sein. Bevorzugt können der oder die Integratoren nach dem zweiten Phasenmesszeitraum zurückgesetzt werden, um die Integration während des folgenden neuen ersten Phasenmesszeitraums wieder von einem vordefinierten Startwert beginnen zu können. Furthermore, the first comparison signal determined during the first phase measurement period can advantageously be integrated into a first integration signal over a first integration period and the second comparison signal determined during the second phase measurement period can be integrated into a second integration signal over a second integration period different from the first integration period, the first integration signal being at least until is held at the end of the second integration period, and then a difference signal is formed between the first integration signal and the second integration signal to derive the signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element therefrom. Alternatively, the first comparison signal determined during the first phase measurement period can be integrated into an integration signal over a first integration period and held at least until the beginning of the second phase measurement period, and in the second phase measurement period the integration signal is deconvoluted from its held final value at the end of the first phase measurement period via the second comparison signal or vice versa. Preferably, the first and the second integration period can be the same length. Preferably, the integrator or integrators may be reset after the second phase measurement period in order to start integration again from a predefined start value during the following new first phase measurement period.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführung kann das Empfänger-Referenzsignal die gleiche Signalform und Frequenz haben wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls, aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben sein, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweisen. In a further advantageous embodiment, the receiver reference signal may have the same signal shape and frequency as the frequency-affected signal component of the measurement beam, but be out of phase with the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, especially preferably greater than 80 ° and less than 100 °, and most preferably 90 °.
Weiter kann in Schritt gl) die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben werden. Alternativ kann in Schritt gl) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben werden. Furthermore, in step gl), the phase position of the receiver reference signal between the first and second phase measurement periods can be shifted in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °. Alternatively, in step gl), the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam between the first and second phase measurement period can be shifted in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and particularly preferably by 90 °.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von detaillierten Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen: The invention will now be described by way of detailed embodiments with reference to the accompanying drawings. These show:
Fig. 1 eine schematische Blockdarstellung eines erfindungsgemäßen Lichtgitters; Fig. 1 is a schematic block diagram of a light grid according to the invention;
Fig. 2 einen schematischen Schaltplan eines Steuerbausteins aus Fig. 1; FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of a control module from FIG. 1; FIG.
Fig. 3 einen schematischen Schaltplan einer Sendeleiste des Lichtgitters aus Fig. 1; FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of a transmission strip of the light grid from FIG. 1; FIG.
Fig. 4 einen schematischen Schaltplan einer Empfängerleiste des Lichtgitters aus Fig. 4 is a schematic circuit diagram of a receiver strip of the light grid
Fig. 1;  Fig. 1;
Fig. 5 ein Diagramm mit zeitlichen Signal Verläufen für einen beispielhaften Fig. 5 is a timing diagram of waveforms for an exemplary
Messvorgang;  Measurement process;
Fig. 6 ein Diagramm mit zeitlichen Signal Verläufen für einen beispielhaften Fig. 6 is a diagram with temporal signal waveforms for an exemplary
Messvorgang einer zweiten Ausführung der Erfindung;  Measuring operation of a second embodiment of the invention;
Fig. 7 ein Diagramm mit zeitlichen Signal Verläufen für einen beispielhaften Fig. 7 is a diagram with temporal signal waveforms for an exemplary
Messvorgang einer dritten Ausführung der Erfindung.  Measuring operation of a third embodiment of the invention.
Wie in Fig. 1 gezeigt, umfasst ein erfindungsgemäßes Lichtgitter 1 eine Sendeleiste 2 mit einer Vielzahl von nur angedeuteten einzelnen Sendeelementen, beispielsweise Infrarot (IR)-Sendedioden, von denen hier nur ein Sendeelement 2a einzeln bezeichnet ist, sowie eine Empfängerleiste 3 mit ebenfalls einer Vielzahl von nur angedeuteten einzelnen Empfängerelementen, beispielsweise IR-Empfangsdioden, von denen hier nur ein Empfängerelement 3 a einzeln bezeichnet ist. As shown in FIG. 1, a light grid 1 according to the invention comprises a transmission strip 2 with a plurality of only indicated individual transmission elements, for example infrared (IR) -Sendioden, of which only one transmitting element 2a is individually referred to here, and a receiver strip 3 also with a plurality of only indicated individual receiver elements, such as IR receiving diodes, of which only one receiver element 3a is designated here individually.
Weiter umfasst das Lichtgitter 1 eine Steuereinheit 4, welche über ein mehradriges Kabel 5 zur Energieversorgung und Ansteuerung der Sendelemente 2a und insbesondere Erzeugung der Sendesignale mit der Sendeleiste 2 verbunden ist. Entsprechend ist die Steuereinheit 4 über ein weiteres mehradriges Kabel 6 mit der Empfänger leiste 3 verbunden, um die Empfängerelemente 3 a mit Energie zu versorgen und die dort empfangenen und vorverarbeiteten Empfangssignale wie ein später im Detail beschriebenes Referenzsignal und Summensignal in die Steuereinheit 4 auszulesen. Furthermore, the light grid 1 comprises a control unit 4, which is connected via a multi-core cable 5 to the power supply and control of the transmitting elements 2a and in particular generation of the transmission signals to the transmission strip 2. Accordingly, the control unit 4 is connected via a further multi-core cable 6 to the receiver bar 3 to provide the receiver elements 3 a with energy and read there received and preprocessed received signals such as a later described in detail reference signal and sum signal in the control unit 4.
Die Versorgung des Steuergeräts 4 mit elektrischer Energie erfolgt über eine elektrische Spannungsversorgung 7 in an sich bekannter Weise. Hieraus speist die Steuereinheit 4 auch die Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3. The supply of the control unit 4 with electrical energy via an electrical power supply 7 in a conventional manner. From this, the control unit 4 also feeds the transmitting strip 2 and receiver strip 3.
Weiter ist die Steuereinheit 4 mit einer übergeordneten Steuerung 8 verbunden, in welcher die ermittelten Daten, also insbesondere die Detektion eines Objekts in einem Überwachungsbereich Ü zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3, weiterverarbeitet werden können. Next, the control unit 4 is connected to a higher-level controller 8, in which the determined data, ie in particular the detection of an object in a monitoring area Ü between the transmission bar 2 and the receiver bar 3, can be further processed.
Zur Überwachung sendet das Sendeelement 2a in an sich bekannter Weise ein als Pfeil angedeutetes Messsignal in Form eines Lichtstrahls L, bevorzugt infrarotes Licht, zur Empfängerleiste 3. Dabei ist in einer Strahlzeit bevorzugt jeweils nur je ein Sendeelement 2a und ein Empfängerelement 3a aktiv. Die anderen Sendeelemente senden dann sequentiell jeweils einen eigenen Lichtstrahl, so dass der Messvorgang soweit möglich anhand des Lichtstrahls L zwischen Sendelement 2a und Empfängerelement 3a während einer Strahlzeit exemplarisch erläutert werden kann. Entsprechende Aussagen gelten auch für die anderen Sende- bzw. Empfängerelemente. For monitoring, the transmitting element 2 a transmits, in a manner known per se, a measurement signal in the form of a light beam L, preferably infrared light, to the receiver strip 3. In one beam time, preferably only one transmitting element 2 a and one receiving element 3 a are active. The other transmitting elements then sequentially each transmit its own light beam, so that the measuring process can be explained as far as possible on the basis of the light beam L between the transmitting element 2a and receiver element 3a during a beam time by way of example. Corresponding statements also apply to the other transmitter or receiver elements.
Der beim Empfängerelement 3 a ankommende Lichtstrahl L wird dort bevorzugt in ein Strom-Empfangssignal umgewandelt, welches dort wie nachfolgend beschrieben vorausgewertet und dann an die Steuereinheit 4 weitergeleitet wird, um eine Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü zwischen Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3 zu ermöglichen. Durch die Einstrahlung von Sonnenlicht oder Fremdlicht auf das Empfängerelement 3 a kann dort ein Störsignal, insbesondere Störstrom, verursacht werden, welches das durch den Lichtstrahl L des Sendeelements 2a erzeugte Empfangssignal stört und ungünstigenfalls um ein Vielfaches übersteigen kann. Hierdurch kann dann eine sichere Aussage über das Vorhandensein eines Objekts im Überwachungsbereich Ü unmöglich gemacht werden. The arriving at the receiver element 3 a light beam L is preferably converted there into a power-receiving signal, which there as described below pre-evaluated and then forwarded to the control unit 4 in order to enable a statement about objects in the monitoring area Ü between the transmitter bar 2 and the receiver bar 3. Due to the irradiation of sunlight or extraneous light on the receiver element 3 a there may be an interference signal, in particular noise, caused, which interferes with the received signal generated by the light beam L of the transmitting element 2a and may exceed unfavorably many times. In this way, a reliable statement about the presence of an object in the monitoring area Ü can then be made impossible.
Dies wird vorteilhaft dadurch verhindert, dass die Stärke des Empfangssignals nicht direkt durch eine Amplitudenmessung erfolgt, sondern indirekt durch eine Phasenmessung. Gemessen wird dabei die Phasenlage eines aus Empfangssignal und einem Referenzsignal gleicher Frequenz, fester Amplitude und Phasenlage aufsummierten Summensignals. Dabei nimmt der Einfluss des Empfangssignals auf die Phasenlage des Summensignals mit steigender Amplitude des Empfangssignals zu, so dass die Phasenlage des Summensignals ein Maß für die Stärke des Empfangssignals darstellt. Um dabei eine gute Trennung des Störsignals zu ermöglichen, wird zur Maximierung der Amplitude des Empfangssignals dem hierdurch erzeugten Strom ein möglichst hoher Arbeitswiderstand entgegenhalten, während dem durch die Störsignale erzeugten Strom ein möglichst geringer Arbeitswiderstand entgegenhalten wird, um den Störsignal- Strom abzuleiten. Hierzu kann vorteilhaft ein Parallelschwingkreis verwendet werden, dessen Resonanzfrequenz der Frequenz des Sendesignals entspricht. This is advantageously prevented by the fact that the strength of the received signal is not directly by an amplitude measurement, but indirectly by a phase measurement. The phase position of a sum signal consisting of a received signal and a reference signal of the same frequency, fixed amplitude and phase position is measured. In this case, the influence of the received signal on the phase position of the sum signal increases with increasing amplitude of the received signal, so that the phase position of the sum signal represents a measure of the strength of the received signal. In order to allow a good separation of the interference signal to maximize the amplitude of the received signal to the current generated by this as high a working resistance, while the current generated by the interference signals will withstand the lowest possible working resistance to derive the Störsignal- current. For this purpose, a parallel resonant circuit can advantageously be used whose resonant frequency corresponds to the frequency of the transmission signal.
Um die Trennung des Störsignals weiter zu verbessern, werden in jeder einzelnen Strahlzeit in möglichen kurzem zeitlichen Abstand zwei Phasenmessungen durchgeführt, und zwar einmal ohne Lichtstrahl L, um die Störsignale zu bestimmen, und dann mit dem Lichtstrahl L, so dass das Empfangssignal sowohl die Störsignale als auch das durch den Lichtstrahl L erzeugte Messsignal enthält. Durch den Vergleich dieser beiden Phasenmessungen innerhalb der Strahlzeit ist dann eine präzise Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü möglich. Dies wird nachfolgend anhand der Schaltbilder der Steuereinheit 4 in Fig. 2, der Sendeleiste 2 in Fig. 3 und der Empfängerleiste 3 in Fig. 4 sowie der Signalverläufe in Fig. 5 über eine von t = 0 bis t = 30μβ dauernde vollständige Strahlzeit, also Messzeit, für einen Lichtstrahl L zwischen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3 a im Detail beschrieben. In order to further improve the separation of the interfering signal, two phase measurements are taken in each short beam time interval, once without light beam L, to determine the interfering signals, and then with the light beam L, so that the received signal rejects both the interfering signals as well as the measurement signal generated by the light beam L contains. By comparing these two phase measurements within the beam time then a precise statement about objects in the surveillance area Ü is possible. This is described below with reference to the circuit diagrams of the control unit 4 in FIG. 2, the transmission strip 2 in FIG. 3 and the receiver strip 3 in FIG. 4 as well as the signal profiles in FIG. 5 via a complete beam time lasting from t = 0 to t = 30 μβ. Thus measuring time, for a light beam L between the transmitting element 2a and the receiver element 3a described in detail.
Dabei beziehen sich die nachfolgenden Zahlen mit einem vorangestellten Buchstaben„S" auf die in Fig. 5 gezeigten Signalverläufe. Dort werden zur besseren Erläuterung jeweils drei unterschiedliche Fälle dargestellt, nämlich der Fall eines mit dem Buchstaben„a" gekennzeichneten starken Empfangssignals, der mit dem Buchstaben„b" gekennzeichnete Fall eines schwachen Empfangssignals und der mit dem Buchstaben„c" gekennzeichnete Fall eines vollkommen fehlenden Empfangssignals, also auch bei vollständiger Unterbrechung des vom Sendeelement 2a ausgesendeten Lichtstrahls L durch ein Objekt. Dabei gehören die jeweils mit„a",„b" bzw.„c" gekennzeichneten Signal Verläufe jeweils zusammen, also z.B. S3a und S5a etc. In this case, the following numbers with a prefixed letter "S" refer to the waveforms shown in Fig. 5. There, three different cases are shown for better explanation, namely the case of a strong received signal marked with the letter "a" Letter "b" marked case of a weak received signal and marked with the letter "c" case of a completely missing received signal, so even with complete interruption of the light emitted by the transmitting element 2a light beam L by an object. In this case, the signals labeled "a", "b" or "c" in each case belong together, for example S3a and S5a, etc.
In Fig. 2 und 4 sind die in Fig. 5 gezeigten Signale beispielhaft ebenfalls an den jeweiligen Stellen eingezeichnet, wobei aus Platzgründen die Buchstaben„a",„b" und„c" für die drei oben benannten Fälle weggelassen wurden. Entsprechend wird auch nachfolgend auf die ausdrückliche Nennung der drei Fälle„a",„b" und„c" verzichtet, sondern jeweils nur der jeweils mit der Ziffer bezeichnete Fall beschrieben, also z.B. S3 anstelle von S3a, S3b und S3c. 2 and 4, the signals shown in Fig. 5 are also shown in the respective places by way of example, wherein for reasons of space the letters "a", "b" and "c" have been omitted for the three cases mentioned above subsequently omitted the explicit mention of the three cases "a", "b" and "c", but in each case only the respectively designated with the number case described, eg S3 instead of S3a, S3b and S3c.
Das in der Sendeleiste 2 erzeugte Sendesignal Sl, also der Lichtstrahl L des Sendeelements 2a, besteht aus einer zusammenhängenden Pulsfolge mit einer vorgegebenen Arbeitsfrequenz am Ende der Strahlzeit, während am Anfang der Strahlzeit kein Lichtstrahl L ausgesendet wird. Bevorzugt ist die Dauer der Pulsfolge dabei kleiner als die Hälfte der Strahlzeit, und besonders bevorzugt nur ein Drittel der Strahlzeit. Die Pulsfolge selbst stellt einen frequenzbehafteten Signalanteil des Lichtstrahls dar, wobei der Tastgrad bevorzugt 50% beträgt. The transmission signal S1 generated in the transmission strip 2, that is to say the light beam L of the transmission element 2a, consists of a coherent pulse sequence with a predetermined operating frequency at the end of the beam time, while no light beam L is transmitted at the beginning of the beam time. The duration of the pulse sequence is preferably less than half the beam time, and more preferably only one third of the beam time. The pulse sequence itself represents a frequency-prone signal component of the light beam, wherein the duty cycle is preferably 50%.
Ein Beispiel für eine schaltungstechnische Realisierung der Sendeleiste 2 zeigt Fig. 3. Dabei wird durch ein Steuersignal der Steuereinheit 4 über ein Schieberegister 2b zunächst für die erste Strahlzeit die IR-Sendediode 2a sowie der Schalter 2c angesteuert, sodass die IR-Sendediode 2a den Lichtstrahl L zur Empfangsdiode 3a sendet. An example of a circuit realization of the transmission strip 2 is shown in FIG. 3. In this case, the control unit 4 is initially controlled by a control signal 4 via a shift register 2b the IR emitting diode 2a and the switch 2c are driven for the first beam time, so that the IR transmitting diode 2a transmits the light beam L to the receiving diode 3a.
Das in der Empfängerleiste 3 vom Empfängerelement 3 a während der Strahlzeit empfangene Empfangssignal S3 wird mit einem empfängerseitig erzeugten Empfänger- Referenzsignal S2 in Form einer Puls folge gleicher Frequenz wie die Arbeitsfrequenz, definierter Stärke und Phasenlage zu einem Summensignal S4 addiert. Wie Fig. 5 zeigt, erhält das Summenssignal S4 je nach Stärke des Empfangssignals S3 am Empfängerelement 3 a durch dass Addieren mit dem Referenzsignal S2 aufgrund der festen Phasenlage und gleicher Frequenz beider Pulsfolgen, aber der unterschiedlichen Amplitude des Empfangssignals S3, eine unterschiedliche, also variable Phasenlage. Hierdurch kann dann ein Rückschluss auf die Amplitude des Empfangssignals S3 erfolgen. Received signal 3 received by receiver element 3 a during beam time in receiver strip 3 is added to a receiver-side generated reference signal S2 in the form of a pulse sequence of the same frequency as the operating frequency, defined intensity and phase position to form a sum signal S4. As shown in FIG. 5, receives the sum signal S4 depending on the strength of the received signal S3 at the receiver element 3a by adding with the reference signal S2 due to the fixed phase and the same frequency of both pulse trains, but the different amplitude of the received signal S3, a different, ie variable phasing. In this way, a conclusion can be drawn about the amplitude of the received signal S3.
Die Phasenlage des Referenzsignals S2 ist gegenüber der Phasenlage des Empfangssignals S3 um nominell 90 Grad verschoben, um eine maximale Verschiebung der Phase des Summensignals S4 gegenüber dem Referenzsignal S2 zu ermöglichen. Eine Phasenverschiebung von 0 Grad zwischen Empfangssignals S3 und Referenzsignal S2 ergäbe im Summensignal S4 eine Erhöhung der Amplitude, aber keine Phasenverschiebung, während eine Phasenverschiebung von 180 Grad zu einer Abschwächung des Summensignals S4 ohne verwertbare Phasenverschiebung führen würde. The phase position of the reference signal S2 is shifted relative to the phase position of the received signal S3 by a nominal 90 degrees to allow a maximum shift of the phase of the sum signal S4 relative to the reference signal S2. A phase shift of 0 degrees between received signal S3 and reference signal S2 would result in the sum signal S4 increasing the amplitude, but no phase shift, while a phase shift of 180 degrees would lead to an attenuation of the sum signal S4 without usable phase shift.
Das Summensignal S4 erfährt nun, abhängig von der Stärke des Empfangssignals S3, eine Phasenverschiebung gegenüber dem Referenzsignal S2 zwischen 0 Grad und einem Wert kleiner 90 Grad. The sum signal S4 now experiences, depending on the strength of the received signal S3, a phase shift relative to the reference signal S2 between 0 degrees and a value less than 90 degrees.
Bevorzugt kann der typische Arbeitsbereich für die Phasenverschiebung zwischen 0 und 45 Grad liegen, da das Summensignal S4, bei gleicher Größe von Empfangssignal S3 und Referenzsignal S2 eine Phasenverschiebung von 45 Grad hat. Übersteigt die Größe des Empfangssignals S3 die des Referenzsignals S2 um ein mehrfaches, so nähert sich die Phasenlage des Summensignals S4 asymptotisch der des Empfangssignals S3 an, ohne diese ganz zu erreichen. Eine schaltungstechnische Realisierung der Empfängerleiste 2 zeigt Fig. 4. Dabei wird durch ein Steuersignal der Steuereinheit 4 über ein Schieberegister 3b zunächst für die erste Strahlzeit die IR-Empfängerdiode 3a angesteuert, sodass die IR-Empfängerdiode 3a den von dem Sendeelement 2a gesendeten Lichtstrahl L empfängt. Zugleich wird in einer Referenzsignalerzeugereinheit 3 c auf das Steuersignal der Steuereinheit 4 hin das Referenzsignal S2 erzeugt, sodass in einer Summiereinheit 3d das Referenzsignal S2 und das Empfangssignal S3 zum Summenssignal S4 aufaddiert werden können. Anschließend kann vorteilhaft das Summensignal S4 über einen einzelnen Verstärker 3e, z.B. einen einzigen gemeinsamen Transistor für alle Empfängerelemente 3 a, nochmals verstärkt werden, bevor es dann der Steuereinheit 4 zu Weiterverarbeitung zugeleitet wird. Preferably, the typical working range for the phase shift between 0 and 45 degrees are because the sum signal S4, with the same size of received signal S3 and reference signal S2 has a phase shift of 45 degrees. If the magnitude of the received signal S3 exceeds that of the reference signal S2 by a multiple, the phase position of the sum signal S4 asymptotically approaches that of the received signal S3, without reaching it completely. A circuit realization of the receiver strip 2 is shown in FIG. 4. In this case, the IR receiver diode 3a is initially controlled by a control signal of the control unit 4 via a shift register 3b for the first beam time, so that the IR receiver diode 3a receives the light beam L transmitted by the transmission element 2a , At the same time, the reference signal S2 is generated in a reference signal generator unit 3c on the control signal of the control unit 4, so that in a summing unit 3d, the reference signal S2 and the received signal S3 can be added to the sum signal S4. Subsequently, advantageously, the sum signal S4 via a single amplifier 3e, for example, a single common transistor for all receiver elements 3 a, be reinforced again before it is then fed to the control unit 4 for further processing.
Vorteilhaft können die Ansteuersignale für die einzelnen Sendeelemente bzw. Empfängerelemente der Sendeleiste 2 bzw. Empfängerleiste 3 durch die Steuereinheit 4 synchronisiert werden, sodass nach der ersten Strahlzeit für das erste Paar von Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a mittels der Schieberegister 2b bzw. 3b der entsprechende Vorgang für das nächste Sendeelement-Empfängerelement-Paar durchgeführt werden kann. Advantageously, the control signals for the individual transmitting elements or receiver elements of the transmitting strip 2 or receiver strip 3 can be synchronized by the control unit 4, so that after the first beam time for the first pair of transmitting element 2a and receiver element 3a by means of the shift register 2b and 3b, the corresponding process for the next transmitter-receiver element pair.
Um das Störsignal möglichst gut unterdrücken zu können, wird in der Strahlzeit zunächst eine erste Phasenmessung ohne vom Sendeelement 2a ausgesendetem Sendesignal Sl durchgeführt, so dass das Empfangssignal S3 nur die Störemflüsse enthält, und anschließend eine zweite Phasenmessung mit Sendesignal Sl . Die Reihenfolge kann aber auch umgekehrt werden. Zudem ist es auch möglich, während einer Strahlzeit mehr als zwei Phasenmessungen auszuführen, um die Genauigkeit der Messung und Bestimmung des Vorhandenseins eines Gegenstandes weiter zu erhöhen. In order to be able to suppress the interference signal as well as possible, a first phase measurement is first carried out in the beam time without transmitted by the transmitting element 2a transmitted signal Sl, so that the received signal S3 contains only the Störemflüsse, and then a second phase measurement with transmit signal Sl. The order can also be reversed. In addition, it is also possible to perform more than two phase measurements during a beam time in order to further increase the accuracy of the measurement and determination of the presence of an object.
Dann werden die Ergebnisse der beiden Phasenmessungen während der Strahlzeit verglichen, um die Störeinflüsse zu eliminieren und somit einen möglichst genauen Wert für die Stärke des vom Empfängerelement 3a empfangenen Lichtstrahls L zu erhalten und folglich eine genaue Aussage über Objekte im Überwachungsbereich Ü treffen zu können. Um die Störeinflüsse hierbei möglichst gut unterdrücken zu können, kann die erste und zweite Phasenmessung bevorzugt in möglichst kurzem Abstand hintereinander erfolgen, sodass die Wahrscheinlichkeit gering ist, dass sich in der Zwischenzeit die Störeinflüsse ändern. Then, the results of the two phase measurements during the beam time are compared in order to eliminate the interference and thus obtain the most accurate possible value for the strength of received by the receiver element 3a light beam L and consequently to be able to make an accurate statement about objects in the surveillance area Ü. In order to be able to suppress the disturbing influences as well as possible, the first and second phase measurements can preferably take place in the shortest possible distance one behind the other, so that the likelihood is low that change the interference in the meantime.
Bevorzugt kann das Summensignal S4 von der Empfängerleiste 3 zur Steuereinheit 4 ein Stromsignal sein. Dabei erzeugt ein unerwünschtes Hintergrundlicht einen Störstrom, der den Stromwert des Summensignals S4 ohne weiteres tausendfach übersteigen kann. Preferably, the sum signal S4 from the receiver strip 3 to the control unit 4 may be a current signal. In this case, an unwanted background light generates a noise current that can easily exceed the current value of the sum signal S4 thousands of times.
Um die beiden Stromsignale trennen zu können, wird der Strom des Summensignals S4 am Eingang 4E der Steuereinheit 4 auf einen in Fig. 2 gezeigten Pufferverstärker 9 geführt, dessen Eingang niederohmig ist, damit der Spannungshub auf der Leitung 6 gering bleibt und die Kapazität der Leitung 6 das eingehende Stromsignal möglichst wenig beeinträchtigt. In order to be able to separate the two current signals, the current of the sum signal S4 at the input 4E of the control unit 4 is fed to a buffer amplifier 9 shown in Fig. 2, whose input is low impedance, so that the voltage swing on the line 6 remains low and the capacity of the line 6 the incoming current signal affected as little as possible.
Der Ausgang des Pufferverstärkers 9 hingegen ist hochohmig und führt auf einen hier als LC-Parallelschwingkreis 10 (LC- Resonator) ausgebildeten Schwingkreis, dessen Resonanzfrequenz auf die Pulsfrequenz des Sendesignals Sl abgestimmt ist. Da Störsignale wie Tageslicht oder auch eine künstliche Beleuchtung in der Regel über längere Zeit mit gleicher Stärke anliegen und sich innerhalb der einen Strahlzeit nicht oder nur gering ändern, fließt der hierdurch erzeugte Gleichstromanteil des Summensignals S4 über die Induktivität des LC-Parallelschwingkreises 10 nach Masse ab, während der Wechselstromanteil am Resonanzwiderstand des LC-Parallelschwingkreises 10 eine sinusförmige Spannung aufbaut. Die Phasenlage dieser Sinusspannung S5 enthält somit die Information über die Stärke des Empfangssignals S3. Wie oben bereits beschrieben, wird innerhalb der einen Strahlzeit die Phasenlage der Sinusspannung S5 zwei Mal zu unterschiedlichen Zeitpunkten gemessen, nämlich zunächst ohne und danach mit Sendesignal Sl . Durch das Sendesignal Sl erfolgt eine zusätzliche Phasenverschiebung des Empfangssignals S3 gegenüber dem Ruhezustand ohne Lichtsignal von der Sendeleiste 2, wenn im Überwachungsbereich Ü des Lichtgitters 1 der Raum zwischen dem jeweiligen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a optisch durchgängig ist. Die Differenz der beiden gemessenen Phasenlagen ist dann wieder ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals Sl, also Lichtstrahls L, und wird zur Bestimmung der Objekte im Überwachungsbereich Ü dann wie folgt weiter ausgewertet. The output of the buffer amplifier 9, however, has a high impedance and leads to a resonant circuit designed here as an LC parallel resonant circuit 10 (LC resonator) whose resonant frequency is tuned to the pulse frequency of the transmission signal S1. Since interfering signals such as daylight or even artificial lighting usually last for a long time with the same strength and not change within the one beam time or only slightly, the DC component of the sum signal S4 thus generated flows through the inductance of the LC parallel resonant circuit 10 to ground while the AC component at the resonance resistance of the LC parallel resonant circuit 10 builds up a sinusoidal voltage. The phase position of this sinusoidal voltage S5 thus contains the information about the strength of the received signal S3. As already described above, within one beam time, the phase position of the sine voltage S5 is measured twice at different times, namely first without and then with the transmission signal S1. An additional phase shift of the received signal S3 with respect to the idle state without a light signal from the transmitting strip 2 is effected by the transmitting signal S1 if the space between the respective transmitting element 2a and the receiving element 3a is optically continuous in the monitoring area Ü of the light grid 1. The difference between the two measured phase positions is then again a measure of the strength of the receive strip 3 received from the transmission strip 2 Transmission signal Sl, ie light beam L, and is then evaluated to determine the objects in the surveillance area Ü then as follows.
Vorteilhaft kann der LC-Parallelschwingkreis 10 mit zwei Kapazitätsdioden oder Gruppen von Kapazitätsdioden ausgestattet sein, um so die Referenzfrequenz des LC- Parallelschwingkreises 10 bevorzugt mittels Software automatisch auf die Arbeitsfrequenz des Sendeelements 2a, abzustimmen. Die zwei Kapazitätsdioden oder Gruppen von Kapazitätsdioden sind derart angeordnet, dass die Spannung am LC-Parallelschwingkreis 10, die der Abstimmspannung der Kapazitätsdioden überlagert ist, stets die Abstimmspannung der einen Kapazitätsdiode bzw. Gruppe von Kapazitätsdioden erhöht und die Abstimmspannung der anderen Kapazitätsdiode bzw. Kapazitätsdioden vermindert und umgekehrt, sodass der Einfluss der Arbeitsspannung des LC-Parallelschwingkreis 10 auf die gesamte wirksame Kapazität der Kapazitätsdioden weitgehend ausgeschaltet wird und damit eine Verstimmung des LC-Parallelschwingkreis 10 in Abhängigkeit der Amplitude der Arbeitsspannung nur in sehr geringem Maße stattfindet. Advantageously, the LC parallel resonant circuit 10 may be equipped with two capacitance diodes or groups of capacitance diodes, so as to tune the reference frequency of the LC parallel resonant circuit 10 preferably by software automatically to the operating frequency of the transmitting element 2a. The two capacitance diodes or groups of capacitance diodes are arranged such that the voltage on the LC parallel resonant circuit 10, which is superimposed on the tuning voltage of the capacitance diodes, always increases the tuning voltage of the one capacitance diode or group of capacitance diodes and reduces the tuning voltage of the other capacitance diodes or capacitance diodes and vice versa, so that the influence of the working voltage of the LC parallel resonant circuit 10 is largely switched to the entire effective capacitance of the capacitance diodes and thus detuning of the LC parallel resonant circuit 10 depending on the amplitude of the working voltage takes place only to a very limited extent.
Das Sinussignal S5 des LC-Parallelschwingkreis 10 wird anschließend in einer Sinus- Rechteck-Umformereinheit 11 in ein Logiksignal S6 umgeformt und dann in einem Phasenkomparator 12 mit einem Phasen- oder Logik-Referenzsignal S7 gleicher Frequenz und vorgegebener Phasenlage verglichen. Bevorzugt kann dabei die Arbeitsspannung des LC-Parallelschwingkreis 10 - mit oder ohne Zwischenschaltung des Pufferverstärkers 9 - durch hohe Verstärkung und Pulsformung in das Logiksignal S6 umgeformt werden. The sine signal S5 of the LC parallel resonant circuit 10 is then converted into a sine-square converter unit 11 into a logic signal S6 and then compared in a phase comparator 12 with a phase or logic reference signal S7 of the same frequency and predetermined phase position. In this case, the operating voltage of the LC parallel resonant circuit 10 -with or without the interposition of the buffer amplifier 9-can be converted into the logic signal S6 by high amplification and pulse shaping.
Das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 stellt wiederum ein Maß für die Phasenlage des Sinussignals S5 am LC-Parallelschwingkreis 10 und somit für die Stärke des Empfangssignals S3 dar. Das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 wird innerhalb der ersten Phasenmessung einem als Integrator 13 ausgebildetem erstem Speicherelement zugeleitet und dort für eine vorgegebene Integrationszeit aufintegriert und der aufintegrierte Endwert gehalten bzw. gespeichert. The output signal S8 of the phase comparator 12 again represents a measure of the phase position of the sine signal S5 on the LC parallel resonant circuit 10 and thus for the strength of the received signal S3. The output signal S8 of the phase comparator 12 is fed to a first memory element formed as an integrator 13 within the first phase measurement and integrated there for a given integration time and held the integrated end value or stored.
Anschließend wird innerhalb der auf die erste Phasenmessung folgenden zweiten Phasenmessung das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 einem zweiten als Integrator 14 ausgebildetem zweiten Speicherelement zugeleitet und dort für die gleiche vorgegebene Integrationszeit wie bei der ersten Phasenmessung aufintegriert und der Endwert der Integration wieder gehalten. Ausgangssignal der Integratoren 13, 14 kann dabei vorteilhaft ein Spannungswert sein. Dabei können die Integratoren 13, 14 jeweils einen Kondensator enthalten, der die Ergebnisse der Phasenmessungen als Ladung speichert. Es können aber auch andere analoge oder digitale Bauteile oder Schaltungen verwendet werden, die das Ausgangssignal S8 des Phasenkomparators 12 für eine vorgegebene Integrationszeit aufintegrieren oder aufsummieren und dann für eine vorgegebene Haltezeit halten. Subsequently, within the second phase measurement following the first phase measurement, the output signal S8 of the phase comparator 12 is fed to a second second memory element embodied as an integrator 14, and there for the same given integration time as integrated in the first phase measurement and held the final value of the integration again. Output signal of the integrators 13, 14 may advantageously be a voltage value. In this case, the integrators 13, 14 each contain a capacitor which stores the results of the phase measurements as a charge. However, other analog or digital components or circuits may be used which integrate or accumulate the output signal S8 of the phase comparator 12 for a given integration time and then hold for a predetermined hold time.
Anschließend werden die innerhalb der einen Strahlzeit während der beiden Phasenmessungen aufintegrierten und gehaltenen Ausgangssignale der beiden Integratoren 13, 14 einem Analog-Digital- Wandler 15 eines MikroControllers μC zugeführt, der dann Differenzsignale S9 zwischen dem Ausgangssignal des ersten Integrators 13 und des zweiten Integrators 14 bildet. Hierdurch wird ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals 1 bereitgestellt, welches dann zur Bestimmung von Objekten im Überwachungsbereich Ü dient. Subsequently, the integrated within the one beam time during the two phase measurements and held output signals of the two integrators 13, 14 an analog-to-digital converter 15 of a microcontroller μC supplied, which then forms difference signals S9 between the output of the first integrator 13 and the second integrator 14 , This provides a measure of the strength of the transmitted signal 1 received by the transmitting strip 2 at the receiver strip 3, which then serves to determine objects in the monitoring zone Ü.
Durch entsprechend feine Quantisierung im Analog-Digital- Wandler 15 kann aus dem Differenzsignal S9 nicht nur eine Aussage über die Durchgängigkeit bzw. Nichtdurchgängigkeit jedes individuellen Strahls der Sendeelemente 2a getroffen werden, sondern es ist auch die Erkennung von transparenten oder Licht schwächenden Objekten im Überwachungsbereich Ü möglich. Durch eine langfristige Aufzeichnung der Messwerte und entsprechende Auswertung in der übergeordneten Steuerung 8 kann vorteilhaft auch eine schleichende Verschlechterung der Übertragungsstrecke zwischen Sendeelement 2a und Empfängerelement 3a, z. B. durch Verschmutzung oder Alterung von Bauteilen, ermittelt werden. By correspondingly fine quantization in the analog-to-digital converter 15, it is not only possible to make a statement about the patency or non-patency of each individual beam of the transmitting elements 2a from the difference signal S9, but it is also the detection of transparent or light-weakening objects in the monitoring area Ü possible. By a long-term recording of the measured values and corresponding evaluation in the higher-level control 8, a creeping deterioration of the transmission path between transmitting element 2a and receiver element 3a, z. B. by contamination or aging of components, are determined.
So stellt die in Fig. 5 gezeigte Höhe des Differenzvergleichssignals S9 ein Maß für das Vorhandensein eines Gegenstands dar: Bei vollständigem Empfang des Sendesignals Sl an der Empfängerleiste 3 ergibt sich eine Vollaussteuerung mit maximalem Differenzvergleichssignal S9a. Bei einer teilweisen Abschwächung des empfangenen Sendesignals Sl an der Empfängerleiste 3 ergibt sich ein gegenüber der Vollaussteuerung geringeres Differenzvergleichssignal S9b, z.B. wenn ein transparenter Gegenstand zwischen Sendeleiste 2 und Empfängerleiste 3 gerät. Wird das Sendesignal Sl vollständig abgeschwächt, so ergibt sich das Differenzvergleichssignal S9c, dessen Wert idealerweise Null ist bzw. gegenüber dem Differenzvergleichssignal S9a bei Vollaussteuerung deutlich kleiner ist. Thus, the height of the difference comparison signal S9 shown in FIG. 5 represents a measure of the presence of an object: Upon complete receipt of the transmission signal S1 at the receiver strip 3, a full modulation with a maximum difference comparison signal S9a results. In a partial attenuation of the received transmission signal Sl at the receiver bar 3 results in respect to the Vollaussteuerung smaller difference comparison signal S9b, for example, when a transparent object between the transmitter bar 2 and receiver bar 3 device. If the transmission signal S1 is completely attenuated, the result is the difference comparison signal S9c whose value is ideally zero or is significantly smaller than the difference comparison signal S9a at full modulation.
Statt wie in Fig. 2 gezeigt für jede der beiden Phasenmessungen innerhalb der einen Strahlzeit einen eigenen Integrator 13 bzw. 14 zu verwenden, kann vorteilhaft auch nur ein einziger Integrator verwendet werden, wobei die Ausgangsspannungen S8 des Phasenkomparators 12 der aufeinanderfolgenden Messungen dann in entgegengesetzter Spannungsrichtung an den einen Integrator angelegt werden, so dass bei der ersten Phasenmessung auf- und bei der zweiten Phasenmessung abintegriert wird oder umgekehrt. Das dadurch erzeugte Ausgangssignal des Integrators stellt dann letztendlich wiederum ein Differenzsignal S9 und somit ein Maß für die Stärke des an der Empfängerleiste 3 von der Sendeleiste 2 empfangenen Sendesignals 1 dar und kann zur Bestimmung von Objekten im Überwachungsbereich Ü dienen. In diesem Fall kann das Ausgangssignal des einen Integrators direkt verwendet werden, eine weitere Differenzbildung im MikroController μC ist dann nicht mehr nötig. Fig. 6 und 7 zeigen ein Diagramm mit zeitlichen Signal Verläufen für einen beispielhaften Messvorgang gemäß eines zweiten bzw. dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung, welche in Patentanspruch 13 den in Merkmal g) angegebenen Varianten entsprechen. Instead of using a separate integrator 13 or 14 for each of the two phase measurements within the one beam time as shown in FIG. 2, advantageously only one integrator can be used, the output voltages S8 of the phase comparator 12 of the successive measurements then being in the opposite voltage direction be applied to the one integrator, so that in the first phase measurement on and disintegrated in the second phase measurement or vice versa. The output signal of the integrator generated thereby then in turn constitutes a difference signal S9 and thus a measure of the strength of the transmitted signal 1 received at the receiver strip 3 by the transmitting strip 2 and can be used to determine objects in the monitoring region Ü. In this case, the output signal of the one integrator can be used directly, a further difference in microcontroller μC is then no longer necessary. 6 and 7 show a diagram with temporal signal curves for an exemplary measuring operation according to a second or third embodiment of the invention, which correspond to claim 13 in variants indicated in feature g).
Dabei kann grundsätzlich wieder die in Fig. 1 bis 4 gezeigte Ausgestaltung des Lichtgitters 1 verwendet werden, wobei im Gegensatz zu der in Fig. 1 dargestellten Ausgestaltung keine Verbindung, insbesondere keine kabelgestützte Verbindung zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3 besteht. Eine Synchronisierung bzw. Abstimmung zwischen der Sendeleiste 2 und der Empfängerleiste 3 über den MikroController wie auch im Schaltbild in Fig. 2 gezeigt, kann also folglich nicht stattfinden. Eine derartige Ausgestaltung tritt oft dann auf, wenn die Senderleiste 2 und die Empfängerleiste 3 räumlich im großen Abstand zueinander angeordnet sind, und eine Verkabelung aufgrund der örtlichen Gegebenheiten nicht möglich oder nicht gewünscht ist. Um Gegenstände dennoch detektieren zu können, wird in beiden Fällen von Fig. 6 und 7 eine künstliche Phasenverschiebung zwischen dem ersten und dem zweiten Phasenmesszeitraum eingefügt. Dabei zeigt die Ausführung nach Fig. 6 die in Merkmal gl) von Anspruch 13 angegebene Ausführungen. In this case, the embodiment of the light grid 1 shown in FIGS. 1 to 4 can in principle be used again, wherein, in contrast to the embodiment shown in FIG. 1, there is no connection, in particular no cable-supported connection between the transmitting strip 2 and the receiver strip 3. A synchronization or tuning between the transmission strip 2 and the receiver strip 3 via the microcontroller as shown in the circuit diagram in Fig. 2, therefore, therefore, can not take place. Such a configuration often occurs when the transmitter strip 2 and the receiver strip 3 are spatially arranged at a great distance from each other, and a wiring due to the local conditions is not possible or not desired. In order to still be able to detect objects, in both cases of FIGS. 6 and 7 an artificial phase shift is inserted between the first and the second phase measurement period. In this case, the embodiment of FIG. 6 shows the embodiments indicated in feature gl) of claim 13.
Wie dort unschwer zu erkennen, wird die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls L, also das Sendesignal Sl, über den gesamten Messzeitraum, also beginnend mit dem ersten Phasenmesszeitraum über die dazwischenliegenden Messpause bis nach dem zweiten Phasenmesszeitraum konstant gehalten. As can easily be seen there, the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam L, ie the transmission signal S1, is kept constant over the entire measurement period, ie starting with the first phase measurement period over the intermediate measurement interval until after the second phase measurement period.
Im Gegensatz dazu werden an der mit TSprung gezeigten Stelle das Empfänger- Referenzsignal S2 wie auch das Phasenkomparator- Referenzsignal S7 in ihrer Phasenlage verschoben, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel eine bevorzugte Phasenverschiebung von betragsmäßig 90° erfolgt, hier bevorzugt -90°. Durch diese Phasenverschiebung ändert sich das Summensignal S4, so dass hier eine künstliche Phasenverschiebung eingefügt wird. Hierdurch wird letztendlich derselbe Effekt erzeugt wie bei dem anhand von Fig. 5 beschriebenen Ausführungsbeispiele, nämlich dass eine Schwächung des Sendersignals Sl, beispielsweise durch einen Gegenstand, eine andere Phasenverschiebung bewirkt als ohne Schwächung des Sendesignals Sl, bei dem das Sendesignal Sl in voller Stärke an der Empfängerleiste 3 empfangen wird. In contrast, the receiver reference signal S2 as well as the phase comparator reference signal S7 are shifted in their phase position at the point shown with T Sp tion, wherein in the illustrated embodiment, a preferred phase shift of magnitude 90 ° takes place, here preferably -90 °. Due to this phase shift, the sum signal S4 changes, so that here an artificial phase shift is inserted. As a result, the same effect is finally produced as in the exemplary embodiments described with reference to FIG. 5, namely that a weakening of the transmitter signal Sl, for example by an object, causes a different phase shift than without weakening the transmit signal S1, at which the transmit signal S1 is at full strength the receiver strip 3 is received.
Bei fehlender Abschwächung des Sendesignals Sl ergibt sich am Ausgangssignal des Phasenkomparators 12 wieder eine Pulsfolge S8a, welche im ersten Phasenmesszeitraum einen anderen Tastgrad aufweist als im zweiten Phasenmesszeitraum, so dass die in den Integratoren 13 und 14 aufintegrierten Ausgangssignal S8a am Ende des jeweiligen Integrationsvorgangs einen anderen Endwert erreichen und somit ein von Null unterschiedliches Differenz- Vergleichssignal S9a. In the absence of attenuation of the transmission signal Sl results in the output signal of the phase comparator 12 again a pulse train S8a, which has a different duty cycle in the first Phasenmesszeitraum than in the second phase measuring period, so that the integrated in the integrators 13 and 14 output signal S8a at the end of the respective integration process another Reach end value and thus a different from zero differential comparison signal S9a.
Bei vollständiger Abschwächung des Sendesignals Sl (Eingangssignals) bleibt der Tastgrad der am Phasenkomparator 12 ausgegebenen Pulsfolge S8c vor und nach dem Phasensprung bei T, also im ersten Phasenmesszeitraum und im zweiten Phasenmesszeitraum, gleich. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Tastgrad dabei 50%, es könnte sich aber auch ein anderer Tastgrad ergeben, abhängig von der Phasenlage des Sendesignals Sl zu den beiden gleichphasigen Referenzsignalen S2 bzw. S7. Der Endwert der im gleich langen Zeitraum aufintegrierten Pulsfolge S8c ist dann vorliegend in beiden Phasenmesszeiträumen gleich hoch, so dass das Differenz- Vergleichssignal S9c ungefähr gleich Null, idealerweise exakt gleich Null ist. With complete attenuation of the transmission signal Sl (input signal), the duty cycle of the pulse sequence S8c output at the phase comparator 12 remains the same before and after the phase jump at T, ie in the first phase measurement period and in the second phase measurement period. In the present embodiment, the duty cycle is 50%, but it could also result in a different duty cycle, depending on the Phase of the transmission signal Sl to the two in-phase reference signals S2 and S7. The final value of the pulse sequence S8c integrated in the same length of time is then the same in both phase measurement periods, so that the difference comparison signal S9c is approximately equal to zero, ideally exactly equal to zero.
Die Höhe des Differenzvergleichssignals S9 stellt somit ein Maß für das Vorhandensein eines Gegenstands dar, wobei ein fehlender oder gegenüber der Vollaussteuerung bei vollständigem Empfang des Sendesignals Sl an der Empfängerleiste 3 sehr kleiner Unterschied zwischen den in den beiden Phasenmesszeiträumen aufintegrierten Ausgangssignalen S8c einen Gegenstand kennzeichnet. The height of the difference comparison signal S9 thus represents a measure of the presence of an object, wherein a missing or compared to the Vollaussteuerung with complete reception of the transmission signal Sl at the receiver strip 3 very small difference between the integrated in the two phase measurement periods output signals S8c features an object.
Bei der in Fig. 7 gezeigten Ausführung entsprechend Merkmal g2) von Anspruch 13 wird anstelle der in Fig. 6 gezeigten Phasenverschiebung von Empfänger-Referenzsignal S2 und Phasenkomparator-Referenzsignal S7 das Sendesignal Sl zwischen den beiden Phasenmesszeiträumen zum Zeitpunkt Tsprung phasenverschoben. Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Phasenverschiebung vorteilhaft betragsmäßig 90°, hier bevorzugt -90°. In the embodiment shown in Fig. 7 construction corresponding characteristic g2) of claim 13, the transmission signal Sl between the two phase measurement periods at the time Ts pr un g is shifted in phase instead of that shown in Fig. 6 phase shift of receiver reference signal S2 and phase reference signal S7. In the illustrated embodiment, the phase shift is advantageously 90 ° in absolute terms, here preferably -90 °.
Durch diese Phasenverschiebung ändert sich das Summensignal S4, so dass hier eine künstliche Phasenverschiebung eingefügt wird. Hierdurch wird letztendlich derselbe Effekt erzeugt wie bei dem anhand von Fig. 6 beschriebenen Ausführungsbeispiele, nämlich dass eine Schwächung des Sendersignals Sl, beispielsweise durch einen Gegenstand, eine andere Phasenverschiebung des Summensignals S4 bewirkt als ohne Schwächung des Sendesignals Sl, bei dem das Sendesignal Sl in voller Stärke an der Empfänger leiste 3 empfangen wird. Da im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Phasenverschiebung des Sendesignals Sl erfolgt, verschiebt sich der Tastgrad des Ausgangssignals S8 des Komparators 12 zu Werten kleiner 50%, so dass das Differenzvergleichssignal S9a im zweiten Phasenmesszeitraum langsamer steigt als im ersten Phasenmesszeitraum. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass durch die vorbeschriebene Erfindung eine einfachere und sichere Detektion von Gegenständen in Lichtgittern erfolgen kann. Da die Detektion auf der Erzeugung eines Differenzvergleichssignals basiert, kann eine Phasenverschiebung des Summensignals zwischen erster und zweiter Phasenmessung erzeugt werden durch Messungen mit und ohne Sendesignal oder auch durch Messungen mit kontinuierlichem Sendesignal und Phasenverschiebung des Sendesignals oder des Empfänger-Referenzsignals, ggf. gleichlaufend auch des Empfänger-Referenzsignals, zwischen dem ersten und zweiten Phasenmesszeitraums. Due to this phase shift, the sum signal S4 changes, so that here an artificial phase shift is inserted. As a result, the same effect is finally produced as in the exemplary embodiments described with reference to FIG. 6, namely that a weakening of the transmitter signal S1, for example by an object, causes a different phase shift of the sum signal S4 than without weakening the transmit signal S1, at which the transmit signal S1 in FIG full strength at the receiver bar 3 is received. Since the phase shift of the transmission signal Sl takes place in the present exemplary embodiment, the duty cycle of the output signal S8 of the comparator 12 shifts to values less than 50%, so that the difference comparison signal S9a increases more slowly in the second phase measurement period than in the first phase measurement period. In summary, it can be stated that a simpler and reliable detection of objects in light grids can take place by means of the above-described invention. Since the detection is based on the generation of a difference comparison signal, a phase shift of the sum signal between the first and second phase measurement be generated by measurements with and without transmission signal or by measurements with continuous transmission signal and phase shift of the transmission signal or the receiver reference signal, possibly concurrently also the receiver reference signal, between the first and second Phasenmesszeitraums.
Bezugszeichen reference numeral
1 Lichtgitter 1 light grid
2 Sendeleiste (TX)  2 transmission bar (TX)
2a Sendeelemente (IR-Diode)  2a transmitting elements (IR diode)
2b Schieberegister Sendeelemente  2b shift register transmitter elements
2c Schalter  2c switch
3 Empfängerleiste (RX)  3 receiver strip (RX)
3 a Empfängerelemente (IR-Diode)  3 a receiver elements (IR diode)
3b Schieberegister Empfängerelemente  3b shift register receiver elements
3 c Referenzsignalerzeugereinheit  3 c reference signal generator unit
3d Summiereinheit  3d summation unit
3e Verstärker  3e amplifier
4 Steuereinheit (Controller)  4 control unit (controller)
4A Ausgang Steuereinheit zu Sendeleiste  4A output control unit to transmission bar
4E Eingang Steuereinheit von Empfängerleiste  4E input control unit from receiver bar
5 Kabel Steuereinheit Sendeleiste  5 cable control unit transmission bar
6 Kabel Steuereinheit Empfängerleiste  6 cable control unit receiver bar
7 Spannungsversorgung  7 power supply
8 übergeordnete Steuerung  8 higher-level control
9 Pufferverstärker  9 buffer amplifiers
10 LC-Parallelschwingkreis (Signaltrenneinheit)  10 LC parallel resonant circuit (signal separation unit)
11 Sinus-Rechteck-Umformereinheit (Signalwandlereinheit) 11 sine-wave converter unit (signal converter unit)
12 Phasenkomparator 12 phase comparator
13 erster Integrator  13 first integrator
14 zweiter Integrator  14 second integrator
15 Analog-Digital- Wandler  15 analog-to-digital converter
μC MikroController Sl Sendesignal (auch Eingangssignal) μC microcontroller S1 send signal (also input signal)
52 Empfänger-Referenzsignal  52 receiver reference signal
53 Empfangssignal S4 Summensignal 53 received signal S4 sum signal
S5 Sinusspannung  S5 sinusoidal voltage
S6 Logiksignal  S6 logic signal
S7 Phasen- oder Logik-Referenzsignal  S7 phase or logic reference signal
S8 Phasenkomparator- Ausgangssignal  S8 phase comparator output signal
S9 Differenzsignale zwischen Ausgangssignal der Integratoren  S9 Difference signals between output signal of the integrators
a Sendesignal wird voll empfangen (keine Unterbrechung)  a transmission signal is fully received (no interruption)
b Sendesignal wird abgeschwächt empfangen  b Transmission signal is received attenuated
c Sendesignal wird nicht empfangen (Unterbrechung od. kein Sendesignal)  c Transmission signal is not received (interruption or no transmission signal)

Claims

Ansprüche claims
Lichtgitter (1) mit einem ersten Sendeelement (2a) zum Aussenden eines ersten, mindestens einen frequenzbehafteten Signalanteil enthaltenden Messstrahls (L) zu einem vom Sendelement (2a) räumlich getrennten ersten Empfängerelement (3a), wobei das Empfängerelement (3a) zur Umwandlung des empfangenen Messstrahls (L) sowie eines dem Messstrahl (L) evtl. überlagerten Störsignals in ein Empfangssignal (S3a, S3b, S3c), insbesondere eines Stromsignals, eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass a) eine Referenzsignalerzeugereinheit (3 c) zur Erzeugung eines Empfänger- Referenzsignals (S2) und eine Summiereinheit (3d) zum Erzeugen eines Summensignals (S4a, S4b, S4c) durch Summation des Empfänger- Referenzsignals (S2) mit dem Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) vorgesehen ist, Light grating (1) with a first transmitting element (2a) for emitting a first, at least one frequency-prone signal component containing measuring beam (L) to a from the transmitting element (2a) spatially separated first receiver element (3a), wherein the receiver element (3a) for converting the received Measuring beam (L) and a measuring beam (L) possibly superimposed interference signal in a received signal (S3a, S3b, S3c), in particular a current signal is set up, characterized in that a) a reference signal generating unit (3 c) for generating a receiver Reference signal (S2) and a summing unit (3d) for generating a sum signal (S4a, S4b, S4c) by summation of the receiver reference signal (S2) with the received signal (S3a, S3b, S3c) is provided,
b) eine der Summiereinheit (3d) nachgeschaltete Signaltrenneinheit (10) zum Abtrennen des Störsignals von dem frequenzbehafteten Signalanteil vorgesehen ist, b) one of the summing unit (3d) downstream signal separation unit (10) is provided for separating the interference signal from the frequency-prone signal component,
c) bevorzugt eine der Signaltrenneinheit (10) nachgeschaltete Signal wandlereinheit (11) zum Umwandeln des Ausgangssignals (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) vorgesehen ist,  c) preferably one of the signal separation unit (10) downstream signal converter unit (11) for converting the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10) is provided,
d) der Signaltrenneinheit (10) oder bevorzugt der Signalwandlereinheit (11) ein Phasenkomparator (12) zum Vergleich des Ausgangssignals (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) mit einem Phasen-Referenzsignal (S7) nachgeschaltet ist,  d) the signal separation unit (10) or preferably the signal converter unit (11) is followed by a phase comparator (12) for comparing the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10) with a phase reference signal (S7),
e) dem Phasenkomparator (12) eine Vergleichereinheit (13, 14, 15, μC) zum Vergleichen eines während eines ersten Phasenmesszeitraums erzeugten ersten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) und eines während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums erzeugten zweiten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) nachgeschaltet ist. e) the phase comparator (12) has a comparator unit (13, 14, 15, μC) for comparing a first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) generated during a first phase measurement period and a second phase measurement period different from the first phase measurement period produced second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) is connected downstream.
Lichtgitter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichereinheit (13, 14, 15, μC) einen ersten Integrator (13) zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) während des ersten Phasenmesszeitraums und einen zweiten Integrator (14) zum Aufintegrieren des zweiten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) während des zweiten Phasenmesszeitraums aufweist, und wobei die Vergleichereinheit (13, 14, 15, μC) zum Bilden einer Differenz zwischen den beiden aufintegrierten Ausgangssignalen (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) eingerichtet ist. A light grid (1) according to claim 1, characterized in that the comparator unit (13, 14, 15, μC) comprises a first integrator (13) for integrating the first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the first phase measurement period and a second integrator (14) for integrating the second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the second phase measurement period, and wherein the comparator unit (13, 14, 15, μC) for forming a difference between the two on integrated output signals (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) is arranged.
Lichtgitter (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergleichereinheit (13, 14, 15, μC) einen Integrator aufweist, der zum Aufintegrieren des ersten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) während des ersten Phasenmesszeitraums und zum Abintegrieren des zweiten Ausgangssignals (S8a, S8b, S8c) des Phasenkomparators (12) während des zweiten Phasenmesszeitraums oder umgekehrt eingerichtet ist. A light grid (1) according to claim 1, characterized in that the comparator unit (13, 14, 15, μC) has an integrator for integrating the first output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the first phase measuring period and for integrating the second output signal (S8a, S8b, S8c) of the phase comparator (12) during the second phase measurement period or vice versa.
Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis, insbesondere LC-Parallelschwingkreis (10), umfasst. Light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the signal separation unit comprises a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit, in particular LC parallel resonant circuit (10).
Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Signaltrenneinheit (10) ein Pufferverstärker (9) mit einem niederohmigen Eingang für das Summensignal (S4a, S4b, S4c) und/oder einem hochohmigen Ausgang vorgeschaltet ist. Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the signal separation unit (10) is preceded by a buffer amplifier (9) with a low-impedance input for the sum signal (S4a, S4b, S4c) and / or a high-impedance output.
6. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfänger-Referenzsignal (S2) die gleiche Signalform und Frequenz hat wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls (L), aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben ist, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweist. 7. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der frequenzbehaftete Signalanteil, das Empfänger- Referenzsignal und/oder das Phasen-Referenzsignal eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, vorgegebener Frequenz und Amplitude ist. 6. light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiver reference signal (S2) has the same waveform and frequency as the frequency-prone signal component of the measuring beam (L), but out of phase with respect to the frequency-prone signal component, and preferably a Phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably of 90 °. 7. light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the frequency-prone signal component, the receiver reference signal and / or the phase reference signal is a pulse train, in particular a rectangular pulse train, predetermined frequency and amplitude.
8. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtgitter (1) eine Sendeleiste (2) mit dem ersten Sendeelement (2a) und weiteren Sendelementen umfasst. 9. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Lichtgitter (1) eine Empfängerleiste (3) mit dem ersten Empfängerelement (3 a) und weiteren Empfängerelementen (3 a) umfasst. 10. Lichtgitter (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die8. Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the light grid (1) comprises a transmission strip (2) with the first transmitting element (2a) and further transmitting elements. 9. light grid (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the light grid (1) comprises a receiver strip (3) with the first receiver element (3 a) and further receiver elements (3 a). 10. light grid (1) according to claim 9, characterized in that the
Referenzsignalerzeugereinheit (3 c) und die Summiereinheit (3d) in der Empfängerleiste (3) enthalten sind. Reference signal generating unit (3 c) and the summing unit (3d) in the receiver bar (3) are included.
11. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Summiereinheit (3d) ein Verstärker (3e) nachgeschaltet ist. 11. Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the summing unit (3d) is followed by an amplifier (3e).
12. Lichtgitter (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sendeelement (2a) und/oder das Empfängerelement (3 a) mit einer Steuereinheit (4) zum Ansteuern und/oder Auslesen des Sendeelements (2a) und/oder des Empfängerelements (3a) verbunden ist. 12. Light grid (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting element (2a) and / or the receiver element (3a) with a control unit (4) for driving and / or reading the transmitting element (2a) and / or the receiver element (3a) is connected.
13. Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters (1) mit mindestens einem ersten Sendeelement (2a) zum Aussenden eines ersten, mindestens einen frequenzbehafteten Signalanteil enthaltenden Messstrahls (L) zu einem vom Sendelement (2a) räumlich getrennten ersten Empfängerelement (3a), wobei das Empfängerelement (3a) zur Umwandlung des empfangenen Messstrahls (L) sowie eines dem Messstrahl (L) evtl. überlagerten Störsignals in ein Empfangssignal (S3a, S3b, S3c), insbesondere eines Stromsignals, eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass 13. A method for operating a light grid (1) having at least one first transmitting element (2a) for emitting a first, at least one frequency-prone signal component containing measuring beam (L) to one of the transmitting element (2a) spatially separated first receiver element (3a), wherein the receiver element (3a) for converting the received measurement beam (L) as well as a measurement signal (L) possibly superimposed interference signal in a received signal (S3a, S3b, S3c), in particular a current signal, is arranged, characterized in that
a) während eines ersten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement (3 a) ein erstes Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) erzeugt wird,  a) during a first phase measuring period in the receiver element (3a), a first received signal (S3a, S3b, S3c) is generated,
b) das erste Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) und ein Empfänger- Referenzsignal (S2) zu einem ersten Summensignal (S4a, S4b, S4c) aufsummiert werden,  b) summing the first received signal (S3a, S3b, S3c) and a receiver reference signal (S2) into a first summation signal (S4a, S4b, S4c),
c) während eines vom ersten Phasenmesszeitraum unterschiedlichen zweiten Phasenmesszeitraums im Empfängerelement (3 a) ein zweites Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) erzeugt wird,  c) a second received signal (S3a, S3b, S3c) is generated in the receiver element (3a) during a second phase measuring period different from the first phase measuring period,
d) das zweite Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) und das Empfänger- Referenzsignal (S2) zu einem zweiten Summensignal (S4a, S4b, S4c) aufsummiert werden,  d) the second received signal (S3a, S3b, S3c) and the receiver reference signal (S2) are added up to form a second sum signal (S4a, S4b, S4c),
e) dann die Phasenlage des ersten Summensignals (S4a, S4b, S4c) und des zweiten Summensignals (S4a, S4b, S4c) miteinander verglichen werden, und ein Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement (2a) und dem Empfängerelement (3a) daraus abgeleitet wird, wobei entweder  e) then the phase position of the first sum signal (S4a, S4b, S4c) and the second sum signal (S4a, S4b, S4c) are compared with each other, and a signal for the presence of an object between the transmitting element (2a) and the receiver element (3a) derived therefrom, either
f) vom Sendeelement (2a) im ersten Phasenmesszeitraum kein Messstrahl (L) und im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl (L) ausgesendet wird, oder g) sowohl im ersten als auch im zweiten Phasenmesszeitraum der Messstrahl (L) ausgesendet wird, wobei f) from the transmitting element (2a) in the first phase measuring period no measuring beam (L) and in the second phase measuring period of the measuring beam (L) is emitted, or g) both in the first and in the second phase measuring period of the measuring beam (L) is emitted, wherein
gl) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls (L) konstant gehalten wird und die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals (S2) zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird, oder  gl) the phase position of the frequency-prone signal component of the measurement beam (L) is kept constant and the phase position of the receiver reference signal (S2) is shifted between the first and second phase measurement period, or
gl) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls (L) zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum verschoben wird und die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals (S2) konstant gehalten wird.  gl) the phase position of the frequency-prone signal component of the measuring beam (L) between the first and second phase measuring period is shifted and the phase position of the receiver reference signal (S2) is kept constant.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Phasenmesszeitraum unmittelbar auf den ersten Phasenmesszeitraum folgt oder umgekehrt. 14. The method according to claim 13, characterized in that the second phase measurement period immediately follows the first phase measurement period or vice versa.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt b) bzw. d) zum Unterdrücken des im Empfangssignal (S3a, S3b, S3c) enthaltenen Störsignalanteils das erste bzw. zweite Summensignal (S4a, S4b, S4c) einer Signaltrenneinheit (10) zum Abtrennen des Störsignalanteils von dem frequenzbehafteten Signalanteil des Summensignals (S4a, S4b, S4c) zugeführt wird. 15. The method according to claim 13 or 14, characterized in that after step b) or d) for suppressing the interference signal component contained in the received signal (S3a, S3b, S3c), the first or second sum signal (S4a, S4b, S4c) of a signal separation unit (10) for separating the interference signal component from the frequency-prone signal component of the sum signal (S4a, S4b, S4c) is supplied.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Signaltrenneinheit einen auf die Frequenz des frequenzbehafteten Signalanteils abgestimmten Schwingkreis (10) umfasst. 16. The method according to claim 15, characterized in that the signal separation unit comprises a tuned to the frequency of the frequency-prone signal component resonant circuit (10).
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) die Phasenlage der frequenzbehafteten Signalanteile des ersten Summensignals (S4a, S4b, S4c) und des zweiten Summensignals (S4a, S4b, S4c) anstelle des ersten Summensignals (S4a, S4b, S4c) und des zweiten Summensignals (S4a, S4b, S4c) miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement (2a) und dem Empfängerelement (3 a) daraus abzuleiten. 17. The method according to claim 15 or 16, characterized in that in step e) the phase position of the frequency-prone signal components of the first sum signal (S4a, S4b, S4c) and the second sum signal (S4a, S4b, S4c) instead of the first sum signal (S4a, S4b, S4c) and the second sum signal (S4a, S4b, S4c) are compared with each other to obtain the Derive signal for the presence of the object between the transmitting element (2a) and the receiver element (3a) therefrom.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) während des ersten Phasenmesszeitraums in eine erste Pulsfolge (S6a, S6b, S6c) bzw. während des zweiten Phasenmesszeitraums in eine zweite Pulsfolge (S6a, S6b, S6c), insbesondere Rechteck-Pulsfolgen, umgewandelt wird. 18. The method according to claim 15 or 16, characterized in that the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10) during the first phase measurement period in a first pulse train (S6a, S6b, S6c) or during the second phase measurement period in a second pulse train (S6a, S6b, S6c), in particular rectangular pulse trains, is converted.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) die Phasenlage der ersten Pulsfolge (S6a, S6b, S6c) und der zweiten Pulsfolge (S6a, S6b, S6c) anstelle des ersten Summensignals (S4a, S4b, S4c) und des zweiten Summensignals (S4a, S4b, S4c) miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement (2a) und dem Empfängerelement (3a) daraus abzuleiten. 19. The method according to claim 18, characterized in that in step e) the phase position of the first pulse train (S6a, S6b, S6c) and the second pulse train (S6a, S6b, S6c) instead of the first sum signal (S4a, S4b, S4c) and of the second sum signal (S4a, S4b, S4c) are compared with each other to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element (2a) and the receiver element (3a) therefrom.
20. Verfahren nach Anspruch 15, 16 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal (S5a, S5b, S5c) der Signaltrenneinheit (10) während des ersten Phasenmesszeitraums und des zweiten Phasenmesszeitraums mit einem Phasen-Referenzsignal (S7) verglichen und dadurch ein erstes bzw. zweites Vergleichssignal (S8a, S8b, S8c) erzeugt wird. 20. The method according to claim 15, 16 or 18, characterized in that the output signal (S5a, S5b, S5c) of the signal separation unit (10) during the first phase measurement period and the second phase measurement period compared with a phase reference signal (S7) and thereby a first or second comparison signal (S8a, S8b, S8c) is generated.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt e) die Phasenlage des ersten und zweiten Vergleichssignals (S8a, S8b, S8c) anstelle des ersten Summensignals (S4a, S4b, S4c) und des zweiten Summensignals (S4a, S4b, S4c) miteinander verglichen werden, um das Signal für das Vorhandensein des Gegenstandes zwischen dem Sendeelement (2a) und dem Empfängerelement (3 a) daraus abzuleiten. 21. The method according to claim 20, characterized in that in step e) the phase position of the first and second comparison signal (S8a, S8b, S8c) instead of the first sum signal (S4a, S4b, S4c) and the second sum signal (S4a, S4b, S4c ) are compared with each other to derive the signal for the presence of the object between the transmitting element (2a) and the receiver element (3a) therefrom.
22. Verfahren nach Ansprüchen 18 oder 19 und 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass das Phasen-Referenzsignal (S7) eine Pulsfolge, insbesondere eine Rechteck-Pulsfolge, mit vorgegebener Frequenz und Amplitude ist. 22. The method according to claims 18 or 19 and 20 or 21, characterized in that the phase reference signal (S7) a pulse train, In particular, a rectangular pulse train, with predetermined frequency and amplitude.
23. Verfahren nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasenlage des Phasen-Referenzsignals (S7) in Schritt gl) um denselben Betrag und/oder in dieselbe Richtung verschoben wird wie das Empfänger- Referenzsignal (S2). 23. The method of claim 20, 21 or 22, characterized in that the phase position of the phase reference signal (S7) in step gl) by the same amount and / or in the same direction is shifted as the receiver reference signal (S2).
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal (S8a, S8b, S8c) über einen ersten Integrationszeitraum zu einem ersten Integrationssignal (Ul) aufintegriert und das während des zweiten Phasenmesszeitraums ermittelte zweite Vergleichssignal (S8a, S8b, S8c) über einen zum ersten Integrationszeitraum unterschiedlichen zweiten Integrationszeitraum zu einem zweiten Integrationssignal (U2) aufintegriert wird, wobei das erste Integrationssignal (Ul) mindestens bis zum Ende des zweiten Integrationszeitraums gehalten wird, und anschließend ein Differenzsignal (S9a, S9b, S9c) zwischen dem ersten Integrationssignal (Ul) und zweiten Integrationssignal (U2) gebildet wird, um das Signal für das Vorhandensein eines Gegenstandes zwischen dem Sendeelement und dem Empfängerelement (3 a) daraus abzuleiten. 24. Method according to claim 20, characterized in that the first comparison signal (S8a, S8b, S8c) determined during the first phase measurement period is integrated over a first integration period into a first integration signal (Ul) and the second determined during the second phase measurement period Comparison signal (S8a, S8b, S8c) is integrated over a first integration period different second integration period to a second integration signal (U2), wherein the first integration signal (Ul) is held at least until the end of the second integration period, and then a difference signal (S9a, S9b, S9c) between the first integration signal (Ul) and the second integration signal (U2) is formed to derive the signal for the presence of an object between the transmitting element and the receiver element (3a) therefrom.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das während des ersten Phasenmesszeitraums ermittelte erste Vergleichssignal (S8a, S8b, S8c) über einen ersten Integrationszeitraum zu einem Integrationssignal aufintegriert und mindestens bis zum Beginn des zweiten Phasenmesszeitraums gehalten wird, und im zweiten Phasenmesszeitraum das Integrationssignal ausgehend von seinem gehaltenen Endwert am Ende des ersten Phasenmesszeitraums über das zweite Vergleichssignal (S8a, S8b, S8c) abintegriert wird oder umgekehrt. 25. The method according to claim 20, characterized in that the first comparison signal (S8a, S8b, S8c) determined during the first phase measurement period is integrated into an integration signal over a first integration period and held at least until the beginning of the second phase measurement period, and in the second phase measurement period, the integration signal is deconvoluted on the basis of its held final value at the end of the first phase measurement period via the second comparison signal (S8a, S8b, S8c) or vice versa.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Integrationszeitraum gleich lang sind. 26. The method according to claim 24 or 25, characterized in that the first and the second integration period are the same length.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Empfänger-Referenzsignal (S2) die gleiche Signalform und Frequenz hat wie der frequenzbehaftete Signalanteil des Messstrahls (L), aber gegenüber dem frequenzbehafteten Signalanteil phasenverschoben ist, und bevorzugt eine Phasenverschiebung von mehr als 45° und weniger als 135°, besonders bevorzugt von mehr als 80° und weniger als 100°, und ganz besonders bevorzugt von 90° aufweist. 27. The method according to any one of claims 13 to 26, characterized in that the receiver reference signal (S2) has the same waveform and frequency as the frequency-prone signal component of the measuring beam (L), but out of phase with respect to the frequency-prone signal component, and preferably a phase shift of more than 45 ° and less than 135 °, more preferably of more than 80 ° and less than 100 °, and most preferably of 90 °.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt gl) die Phasenlage des Empfänger-Referenzsignals (S2) zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben wird. 28. The method according to any one of claims 13 to 27, characterized in that in step gl) the phase position of the receiver reference signal (S2) between the first and second phase measurement period in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and more preferably by 90 ° is moved.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt g2) die Phasenlage des frequenzbehafteten Signalanteils des Messstrahls (L) zwischen erstem und zweiten Phasenmesszeitraum betragsmäßig um mindestens 45°, bevorzugt um mindestens 60° und besonders bevorzugt um 90° verschoben wird. 29. The method according to any one of claims 13 to 27, characterized in that in step g2) the phase position of the frequency-prone signal component of the measuring beam (L) between the first and second phase measuring period in terms of amount by at least 45 °, preferably by at least 60 ° and more preferably by 90 ° is shifted.
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3900730A (en) * 1971-03-15 1975-08-19 Walter Gith Device for photoelectrically monitoring dynamic processes
DE2753571A1 (en) 1977-12-01 1978-12-14 Schneiderwerk Luebeck Cutting machine hazardous area protective cabinet - uses generator feeding light transmitters projecting light beams to receivers limiting specific area
DE3530011A1 (en) * 1985-08-22 1987-03-12 Ifm Int Fluggeraete Motoren Method and device for improving the accuracy of measurement light barriers
US5036187A (en) * 1989-05-08 1991-07-30 Dowa Mining Co., Ltd. Photodetecting circuit with compensated integration signal
WO2002048745A1 (en) 2000-12-15 2002-06-20 Prospects, Corp. Obstacle detection sensor using synchronous detection
DE102006048322A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for detecting a physical quantity and device therefor
EP1950584A1 (en) 2007-01-26 2008-07-30 Sick Ag Optoelectronic sensor and reception method with correction of light interference or stray light
EP2881760A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-10 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects
EP2996250A1 (en) 2014-09-11 2016-03-16 ams AG Optical sensor arrangement and method for generating an analog output signal

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3900730A (en) * 1971-03-15 1975-08-19 Walter Gith Device for photoelectrically monitoring dynamic processes
DE2753571A1 (en) 1977-12-01 1978-12-14 Schneiderwerk Luebeck Cutting machine hazardous area protective cabinet - uses generator feeding light transmitters projecting light beams to receivers limiting specific area
DE3530011A1 (en) * 1985-08-22 1987-03-12 Ifm Int Fluggeraete Motoren Method and device for improving the accuracy of measurement light barriers
US5036187A (en) * 1989-05-08 1991-07-30 Dowa Mining Co., Ltd. Photodetecting circuit with compensated integration signal
WO2002048745A1 (en) 2000-12-15 2002-06-20 Prospects, Corp. Obstacle detection sensor using synchronous detection
DE102006048322A1 (en) * 2006-10-06 2008-04-10 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Method for detecting a physical quantity and device therefor
EP1950584A1 (en) 2007-01-26 2008-07-30 Sick Ag Optoelectronic sensor and reception method with correction of light interference or stray light
EP2881760A1 (en) * 2013-12-04 2015-06-10 Sick Ag Optoelectronic sensor and method for detecting objects
EP2996250A1 (en) 2014-09-11 2016-03-16 ams AG Optical sensor arrangement and method for generating an analog output signal

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