DE19912142A1 - Lichtschranke mit Überwachungsschaltung - Google Patents

Abstract

Es wird eine mit Impulslicht arbeitende Lichtschranke mit mindestens einem Sendeteil, mindestens einem Impulslicht vom Sendeteil empfangenden Empfangsteil und mindestens einem das empfangene Signal verarbeitenden Signalverarbeitungsteil zur Bereitstellung eines Ausgangssignals für eine Steuereinrichtung oder den Sendeteil einer weiteren Lichtschranke beschrieben. Das Signalverarbeitungsteil führt eine selbstüberwachende Signalverarbeitung derart durch, daß bei Bearbeitungsspannungsausfall und/oder defektem Sende/Empfangs- und/oder Signalverarbeitungsteil die Abgabe des Ausgangssignals verhindert wird. Hierdurch wird mit geringem Aufwand eine Überwachung der Lichtschranke erreicht.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine mit Impulslicht ar­ beitende Lichtschranke mit mindestens einem Sendeteil, min­ destens einem Impulslicht vom Sendeteil empfangenden Emp­ fangsteil und mindestens einem das empfangene Signal ver­ arbeitenden Signalverarbeitungsteil zur Bereitstellung ei­ nes Ausgangssignales für eine Steuereinrichtung oder den Sendeteil einer weiteren Lichtschranke.

Derartige Einfach- oder Mehrfachlichtschranken werden bei­ spielsweise zur Überwachung von Maschinen eingesetzt, der­ art, daß bei einer Unterbrechung des Lichtstrahles zwischen Sendeteil und Empfangsteil eine Steuereinrichtung deakti­ viert wird, die zu einem Stoppen der dazugehörigen Maschine führt. Im Normalbetrieb, d. h. bei Empfang des Lichtstrahles durch den Empfangsteil, befindet sich die Steuereinrichtung im aktivierten Zustand, so daß die zugehörige Maschine läuft.

Bei Mehrfachlichtschranken, sogenannten Lichtgittern, sind mehrere Lichtschranken kaskadenförmig hintereinander ange­ ordnet. Hierbei gibt der Sendeteil der ersten Lichtschranke einen Lichtimpuls auf den Empfangsteil der ersten Licht­ schranke, dieser Empfangsteil steuert in Abhängigkeit vom empfangenen Lichtimpuls den Sendeteil einer zweiten Licht­ schranke an, der wiederum einen Lichtimpuls auf den Empfangsteil der zweiten Lichtschranke gibt usw.

Bei derartigen Lichtschranken kann es passieren, daß beim Auftreten von Defekten, insbesondere im Empfangsteil, die Steuereinrichtung oder der Sendeteil der nächsten Licht­ schranke weiterhin aktiviert wird, obwohl ansich eine Deak­ tivierung gewünscht wird, um in einem solchen Fall bei­ spielsweise die zugehörige Maschine abzuschalten. Diese fehlerhafte Funktion kann zur Folge haben, daß beispiels­ weise eine Unterbrechung des Lichtstrahles nicht mehr zu einem Stoppen der Maschine führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Licht­ schranke der angegebenen Art zu schaffen, die bei Auftreten von Defekten eine Deaktivierung der nachfolgenden Steuer­ einrichtung bzw. des nachfolgenden Sendeteils der weiteren Lichtschranke durchführt.

Diese Aufgabe wird bei einer Lichtschranke der angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Signalverarbei­ tungsteil eine Überwachungsschaltung aufweist, die bei Be­ triebsspannungsausfall und/oder defektem Sende/Empfangs- und/oder Signalverarbeitungsteil die Abgabe des Ausgangssig­ nales verhindert.

Erfindungsgemäß ist somit der Empfangsteil (bei Mehrfach­ lichtschranken jeder Empfangsteil) so ausgebildet, daß im Defektfall der zugehörigen Sende/Empfangs- und/oder Signal­ verarbeitungsteile die Signalweitergabe durch Schaltungs­ zwang verhindert wird. Hierduch können aufwendige Relais­ einrichtungen oder Redundanzien entfallen und mögliche Fehlschaltungen durch die Verwendung von deratigen Einrich­ tungen im Defektfall vermieden werden. Die Überwachungs­ schaltung ist dabei Teil des Signalverarbeitungsteiles, d. h. in die Schaltung dieses Teiles integriert.

Vorzugsweise findet eine derartige Überwachungsschaltung bei einer Lichtschranke Verwendung, die als kaskadenförmige Mehrfachlichtschranke mit einer Vielzahl von Sende-, Empfangs- und Signalverarbeitungsteilen ausgebildet ist, wobei das Ausgangssignal der n-ten Lichtschranke zur Ansteuerung des Sendeteiles der (n+1)-ten Lichtschranke dient.

Bei einer derartigen Mehrfachlichtschranke liegt somit eine Signalverknüpfung zwischen dem auf der Empfängerseite emp­ fangenen Signal und der entsprechenden Weiterschaltung vor, ferner eine Signalverknüpfung zwischen Empfangsteil und Signalverarbeitungsteil. Gerade hierbei ist die erfin­ dungsgemäß vorgesehene Überwachung von besonderer Bedeu­ tung, weil die Gefahr besteht, daß derartige Mehrfachlicht­ schranken auch bei an irgendeiner Stelle unterbrochenem Impuls weiterschalten.

Erfindungsgemäß wird somit ein selbstüberwachendes Sicher­ heitssystem geschaffen.

Die erfindungsgemäße Lichtschranke ist speziell so ausge­ bildet, daß die Signalverarbeitung auf mindestens zwei Be­ triebsspannungsniveaus betriebsspannungsüberschreitend er­ folgt. Dabei wird zweckmässigerweise im Signalverarbei­ tungsteil die Spannung aus dem negativen Bereich in den positiven Bereich übertragen. Der umgekehrte Fall ist eben­ falls möglich.

Die Überwachungsschaltung ist vorzugsweise in der Art eines Spannungsverdopplers ausgebildet, und zwar weist dabei die Überwachungsschaltung vorzugsweise einen über einen Schal­ ter an negativer (positiver) Betriebsspannung liegenden Kondensator, der bei Schließen des Schalters aufgeladen wird, einen Transistor, der bei Öffnen des Schalters in Abhängigkeit von der Kondensatorspannung durchgeschaltet wird, und einen an positiver Betriebsspannung liegenden, an den Kollektor oder Emitter des Transistors geschalteten Widerstand auf. Bei dem Schalter handelt es sich vorzugs­ weise um den der Empfangsdiode nachgeschalteten Verstärker des jeweiligen Empfangsteiles der Lichtschranke. Empfängt die Empfangsdiode entsprechende Lichtimpulse, wird am Aus­ gang des nachfolgenden Verstärker der Kondensator aufgela­ den. In Abhängigkeit von der am Kondensator liegenden Span­ nung wird der Transistor durchgeschaltet, so daß zwischen dessen Kollektor und Emitter ein Strom fließt. Über den vorgesehenen Widerstand tritt ein impulsförmiger Spannungs­ abfall auf, wodurch die Ausgangsspannung der Schaltung be­ einflußt wird, die dann etwa 0 V beträgt.

Wird der Kondensator durch fehlende Lichtimpulse nicht auf­ geladen, schaltet der Transistor nicht durch, so daß die Ausgangsspannung der Schaltung der positiven Betriebsspan­ nung entspricht, an dem der Widerstand liegt.

In Weiterbildung der Erfindung werden das Ausgangssignal vom Sendeteil und das Ausgangssignal vom Signalverarbei­ tungsteil einer UND-Stufe (Torschaltung) zugeführt, und mit dem hieraus resultierenden Signal wird die Steuereinrich­ tung oder der Sendeteil der nächsten Lichtschranke ange­ steuert. Dabei wird das Ausgangssignal des Signalverarbei­ tungsteiles beispielsweise über einen negierenden Eingang an die UND-Stufe gelegt, so daß bei einem Ausgangssignal des Signalverarbeitungsteiles von 0 V und einem Ausgangs­ signal des Sendeteiles mit einem Signalpegel von 1 eine Aktivierung der nachfolgenden Steuereinrichtung bzw. des nachfolgenden Sendeteiles der nächsten Lichtschranke er­ reicht wird.

Vorzugsweise weist der Sendeteil eine erste Impulsformstufe (Monoflop) auf, von der aus die Sendediode angesteuert wird. Das Ausgangssignal des Signalverarbeitungsteiles wird vorzugsweise einer zweiten Impulsformstufe zugeführt, bevor es die nachfolgende Steuereinrichtung bzw. den Sendeteil der nachfolgenden Lichtschranke ansteuert.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­ spiels in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen be­ schrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer mit Impulslicht ar­ beitenden Lichtschranke; und

Fig. 2 den Teil "A" von Fig. 1 als Detailschaltung.

Die in Fig. 1 als Blockschaltbild dargestellte mit Impuls­ licht arbeitende Lichtschranke umfasst einen gestrichelt dargestellten Sendebereich 2 und einen gestrichelt darge­ stellten Empfangsbereich 7. Der Empfangsbereich enthält einen Empfangsteil 8 mit Signalverarbeitungsteil, wobei der Teil "A" hiervon in Fig. 2 im Detail dargestellt ist.

Von einem Oszillator (bei Mehrfachlichtschranke vom Emp­ fangsteil n-1) 1 wird ein entsprechendes Rechtecksignal einer Impulsformstufe 3 zugeführt, bei der es sich um einen Monoflop MF1 handelt. Dieser wird mit einer positiven Be­ triebsspannung +U_B betrieben. Entsprechende Impulse der Impulsformstufe 3 werden einer Sendediode 4 zugeführt, die entsprechende Lichtblitze abgibt. Diese werden von einer Empfangsdiode 5 aufgefangen, die sich im Empfangsbereich 7 befindet, und wieder in elektrische Impulse zurückge­ wandelt.

Diese Impulse werden im Signalverarbeitungsteil des Emp­ fangsbereiches verarbeitet und dem (negierenden) Eingang einer UND-Stufe 6 (Torschaltung) zugeführt, an der eben­ falls das Ausgangssignal der Impulsformstufe 3 liegt. Das Ausgangssignal der UND-Stufe 6 wird einer zweiten Impuls­ formstufe 9 zugeführt, bei der es sich um einen zweiten Monoflop MF2 handelt. Das entsprechende Ausgangssignal ge­ langt dann zu einer Steuereinrichtung oder zum Sendeteil einer weiteren Lichtschranke einer Mehrfachlichtschranke, um die Steuereinrichtung bzw. den Sendeteil zu aktivieren bzw. zu deaktivieren.

Der genaue Aufbau des Schaltungsteiles "A" ist in Fig. 2 dargestellt. Ein Kondensator 11 liegt bei geschlossenem Schalter 10 an negativer Betriebsspannung -U_B. Er ist bei geschlossenem Schalter aufgeladen (U_C). Beim Öffnen des Schalters wird über die Kondensatorspannung oberhalb des 0- Potentials eine positive Ansteuerung eines Transistors 13 bewirkt. Die Diode 12 wird abgekoppelt.

Über einen an positiver Betriebsspannung +U_B liegenden Wi­ derstand 14 wird ein Spannungsabfall bewirkt, so daß die Ausgangsspannung U_AUSG der Schaltung etwa einen Wert von 0 V erhält. Da dieses Ausgangssignal der UND-Stufe 6 zuge­ führt wird, wird ein Signal der nachfolgenden Impulsform­ stufe 9 zugeführt, mit deren Ausgangssignal eine entspre­ chende Steuereinrichtung bzw. ein Sendeteil einer nachfol­ genden Lichtschranke aktiviert wird.

Ist keine Betriebsspannung -U_B vorhanden, treffen keine Lichtimpulse auf die Empfangsdiode 5 auf oder ist ein Bau­ teil (10, 11, 12) im Empfangsteil defekt, wird der Konden­ sator 11 nicht aufgeladen, so daß der Transistor 13 nicht durchschaltet. Die Ausgangsspannung U_AUSG entspricht dann etwa +U_B (hat keine Dynamik mehr), so daß die nachfolgende Steuereinrichtung bzw. der Sendeteil der nachfolgenden Lichtschranke nicht aktiviert wird.

Claims (8)

1. Mit Impulslicht arbeitende Lichtschranke mit minde­ stens einem Sendeteil, mindestens einem Impulslicht vom Sendeteil empfangenden Empfangsteil und mindestens einem das empfangene Signal verarbeitenden Signalver­ arbeitungsteil zur Bereitstellung eines Ausgangssigna­ les für eine Steuereinrichtung oder den Sendeteil ei­ ner weiteren Lichtschranke, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalverarbeitungsteil eine selbstüberwa­ chende Signalverarbeitung derart durchführt, daß bei Betriebsspannungsausfall und/oder defektem Sende/Emp­ fangs- und/oder Signalverarbeitungsteil die Abgabe des Ausgangssignales verhindert wird.

2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als kaskadenförmige Mehrfachlichtschranke mit einer Vielzahl von Sende-, Empfangs- und Signalverar­ beitungsteilen ausgebildet ist, wobei das Ausgangssi­ gnal der n-ten Lichtschranke zur Ansteuerung des Sen­ deteiles der (n+1)-ten Lichtschranke dient.

3. Lichtschranke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Signalverarbeitung auf mindestens zwei Betriebsspannungsniveaus betriebsspannungsüber­ schreitend erfolgt.

4. Lichtschranke nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Signalverarbeitungsteil (A) die Spannung aus dem negativen Bereich in den positiven Bereich über­ tragen wird.

5. Lichtschranke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überwachungsschaltung einen über einen Schalter (10) an negativer Betriebs­ spannung liegenden Kondensator (11), der nach Schließen des Schalters (10) aufgeladen wird, einen Transistor (13), der in Abhängigkeit von der Konden­ satorspannung durchgeschaltet wird, wenn der Schalter (10) geöffnet wird, und einen an positver Betriebs­ spannung liegenden, an den Kollektor (Emitter) des Transistors (13) geschalteten Widerstand (14) umfasst.

6. Lichtschranke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil (2) eine er­ ste Impulsformstufe (monostabile Zeitstufe) (3) auf­ weist.

7. Lichtschranke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Sig­ nalverarbeitungsteiles (A) einer zweiten Impulsform­ stufe (monostabile Zeitstufe) (9) zugeführt wird.

8. Lichtschranke nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal vom Sendeteil (2) und das Ausgangssignal vom Signalverar­ beitungsteil (A) einer UND-Stufe (6) zugeführt werden und daß mit dem hieraus resultierenden Signal die Steuereinrichtung oder der Sendeteil der nächsten Lichtschranke einer Mehrfachlichtschranke angesteuert wird.