DE2200878A1 - Lichtschranke - Google Patents

Lichtschranke

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DE2200878A1
DE2200878A1 DE19722200878 DE2200878A DE2200878A1 DE 2200878 A1 DE2200878 A1 DE 2200878A1 DE 19722200878 DE19722200878 DE 19722200878 DE 2200878 A DE2200878 A DE 2200878A DE 2200878 A1 DE2200878 A1 DE 2200878A1
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DE
Germany
Prior art keywords
flip
flop
receiver
pulses
transmitter
Prior art date
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Pending
Application number
DE19722200878
Other languages
English (en)
Inventor
Roland Kugler
Harald Stahl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

  • Lichtschranke Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschranke mit einem Lichtsignale periodisch ausstrahlenden Sender. Als Sender kann eine Lumineszenzdiode verwendet werden, die bei Beaufschlagung mit Spannung sichtbares oder unsichtbares Licht aussendet.
  • Es ist bereits eine Lichtschranke mit einem Lichtsignale periodisch ausstrahlenden Sender bekannt, in der dem Empfänger ein selektiver Verstärker mit Doppel-TGlied nachgeschaltet ist.
  • Durch die-Auswertung der Grundwelle des-periodisch übertragenen Signals werden Störungen der Lichtschranke durch Gleich- oder Wechselbeleuchtung weitgehend vermieden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl-die Ansprechempfindlichkeit und damit die Reichweite als auch die Störsicherheit der eingangs erwähnten Lichtschranke zu erhöhen.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfänger mit Auswertschaltungen verbunden ist und daß eine positive Rückkopplung zwischen Empfänger und Sender vorhanden ist.
  • Wird die Ubertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger durch einen Gegenstand unterbrochen, dann setzt die Schwingungsübertragung auf dem Rückkopplungsweg aus. Dadurch werden im Sender keine Schwingungen mehr erzeugt. Erst nach der Freigabe des Ubertragungswegs zwischen Sender und Empfänger entstehen Schwingungen, deren Amplituden verzögert ansteigen.
  • Um durch den Sender kurze Impulse mit langen Impulspausen ausstrahlen zu können, ist in einer bevorzugten Weiterbildung der erfindunggemäßen Anordnung vorgesehen, daß im Rückkopplungszweig eine monostabile Kippstufe ungeordnet ist, deren Ausgang an eine weitere, durch getrennte Startsignale anregbare monostabile Kippstufe angeschlossen ist, die mit dem Sender verbunden ist. Die Anordnung hat den Vorteil, daß kein Gleichlicht übertragen zu werden braucht. Damit vermindert sich die Erwärmung des Senders. Durch die Anwendung einer kurzen Impulsdauer und einer langen Impulspause wird die Erwärmung des Senders ebenfalls stark herabgesetzt. Die Anordnung kann mit der zulässigen Erwärmung des Senders betrieben werden, indem die Amplituden der Lichtimpulse entsprechend groß eingestellt werden.
  • Damit wird die Reichweite der Lichtschranke gegenüber bekannten Anordnungen erheblich vergrößert.
  • Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß dem Empfänger eine monostabile Kippstufe nachgeschaltet ist, deren invertierter,eusgang mit einem UND-Glied verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Empfänger angeschlossen ist, und daß die Verweilzeit der monostabilen Kippstufe kleiner als die Impulsdauer der Sendeimpulse ist. Die Anordnung leitet nur Impulse einer bestimmten Mindestdaueir, die auf die Sendeimpulsdauer abgestimmt ist, an die Gleichrichterschaltung und den Rückkopplungszweig.
  • Da hierdurch Störimpulse kurzer Dauer keinen Einfluß auf die Schaltung ausüben können, wird die Störunterdrückung verbessert.
  • Eine zweckmßige Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß dem Empfänger drei monostabile Kippstufe nachgeschaltet sind, daß die Verweilzeit der ersten Kippstufe kleiner und die Verweilzeit der zweiten Kippstufe größer als die Impulsdauer der Impulse des Senders ist, daß die Verweilzeit der dritten Kippstufe kleiner als die Periode der Impulse ist, daß der invertierte Ausgang der ersten Kippstufe und der nichtinvertierte Ausgang der zweiten Kippstufe auf Eingänge eines UND-Glieds geführt sind, dessen Ausgang an den vorbereitenden Eingang eines Flipflops angeschlossen ist, dessen auslösender Eingang mit dem Empfänger verbunden ist, und daß der "Lösch"-Eingang des Flipflops an den invertierten Ausgang der dritten Kippstufe angeschlossen ist.
  • Die Schaltung sperrt Impulse, deren Dauer eine Mindestmpulsdauer unterschreitet, sowie Impulse, die einesmaximale Dauer überschreiten. Mindesffmpulsdauer und maximale Dauer sind auf die Impulse des Senders abgestimmt, Dadurch findet eine Impulssiebung statt, die eine besonders gute Störunterdrückung bewirkt.
  • Ausführungsbeispiele der Erfingung werden im folgenden an Hand.
  • einer Zeichnung naher erläutert.
  • Fig. 1 eine Lichtschranke mit Gleich- und Wechsellichtübertragung, Fig. 2 ein Zeitdiagramm von Signalen der Schaltung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Lichtschranke, die Lichtimpulse aussendet, Fig. 4 ein Zeitdiagramm von Signalen der Schaltung gemäß Fig. 3, Fig. 5 eine Siebschaltung für eine Mindestimpulsdauer.
  • Eine Lumineszenzdiode 1 ist an einen Resonanzkreis 2 angeschlossen. Eine Photodiode 3 dient zum Empfang der von der Diodel ausgesandten Signale. Die Photodiode 3 ist mit einem Verstärker 4 verbunden, der eine Gleichrichterschaltung 5 speist. Der Gleichrichterschaltung 5 ist ein Kondensator 6 nachgeschaltet. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers 4 und dem Resonanzkreis 2 besteht eine Rückkopplungsverbindung 7.
  • Wenn die vbertragungsstrecke zwischen den Elementen 1 und 3 nicht unterbrochen ist, sendet die Diode ein Lichtsignal A, das aus einemGeichlicht- und einem Wechsellichtanteil besteht.
  • Nach der Unterbrechung der Ubertragungsstrecke verschwindet der Wechsellichtanteil und es bleibt nur der Gleichlichtanteil 8 übrig. Wird die Übertragungsstrecke wieder freigegeben, dann vüberlagern sich dem Gleichlichtanteil Schwingungen, deren Amplitude allmählich zunimmt.
  • Der Verstärker 4 kann als Wechselstromverstärker ausgebildet sein. Falls eine Schwingung vorhanden ist, führt der Ausgang des Kondensators 6 eine Gleichspannung 9. Wenn keine Schwingungen vorhanden sind, liegt am Kondensator 6 das Potential null an.
  • In der in Fig. 3 gezeigten Lichtschranke wird eine Lumineszenzdiode 10 von einer monostabilen Kippstufe 11 gespeist, deren Eingang mit einem ODER-Glied 12 verbunden ist. Ein Eingang 13 des ODER-Glieds 12 ist für die Zufuhr von Startsignalen vorgesehen.
  • Zum Empfang der von der Diode 10 ausgesandten Lichtimpulse 23 dient eine Photodiode 14, an die drei monostabile Kippstufe 15, 16, 17 und der auslösende Eingang eines Flipflops 20 angeschlossen sind. Eingänge eines UND-Glieds 19 sind mit dem invertierten Ausgang der Kippstufe 15 und dem nichtinvertierten Ausgang der Kippstufe 16 verbunden. Das UND-Glied 19 speist den vorbereitenden Setz-Eingang 18 des Flipflops 20. Das Flipflop 20 steht einerseits mit einem Tiefpaß 21 und andererseits mit einer monostabilen Kippstufe 22 in Verbindung, deren Ausgang auf den zweiten Eingang des ODER-Glieds 12 geführt ist.
  • Die Photodiode 14 leitet die empfangenen Impulse 23 an die Kippstufen 15, 16, 17 und den auslösenden Eingang des Flipflops 20 weiter, solange der Ubertragungsweg zwischen den Elementen 10, 14 nicht durch einen Gegenstand unterbrochen ist. Durch Beleuchtungsechwankungen können an der Diode 14 auch Störspannungen 24, 25 entstehen.
  • Die monostabile Kippstufe 15 wird von den Spannungen 23, 24, 25 angeregt und gibt Rechteckimpulse 26 ab. Die monostabilen Kippstufen 16, 17 werden von den Spannungen 23, 24, 25 ebenfalls angeregt und geben Rechteckimpulse 27, 28 ab.
  • Das Flipflop 20 ist nur dann vorbereitet, wenn die kippstufe <5 am invertierten Ausgang und die Kippstufe 16 am nichtinvertierten Ausgang hohe Signalpegel führen. Während dieser Zeit setzen die negativ verlaufenden Flanken der Impulse 23 das Flipflop 20. Am nichtinvertierten Ausgang des Flipflops 20 entstehen Impulse 30.
  • Die abfallende Flanke der Störspannung 24 wirkt sich aV! das Flipflop 20 nicht aus, da dieses zum Zeitpunkt des Auftretens dieser Flanke bereits gesetzt ist. Die abfallende Flanke der Störspannung 25 übt gleichfalls keinen Einfluß auf das Flipflop 20 aus, da sie zu'einem Zeitpunkt am Flipflop 20 ankommt, an dem dieses nicht vorbereitet ist. Man kann die aus den Elementen 15, 16, 17, 19 und 20 bestehende Anordnung als Zeitbandpaß" für Impulse bezeichnen, da nur Impulse mit einer bestimmten Mindestdauer und einer Maximaldauer weitergeleitet werden.
  • Die Impulse 30 regen mit ihren positiven Flanken die Kippstufe 22'an, die Impulse 31 abgibt. Durch die negativ verlaufende Flanke der Impulse 31 wird die Kippstufe 11 angestoßen, die daraufhin die Impulse 23 der Diode 10 zuführt.
  • Wird die übergangsstrecke zwischen den Elementen 10 und 14 durch Gegenstände unterbrochen, dann entstehen keine Signale 30 am Ausgang des Flipflops 20. Die Impulsübertragung über den Rückkopplungsweg setzt aus und am Ausgang des Tiefpasses 21 tritt ein niedriger Signalpegel auf. Die Schwingung kann erst wieder in Gang gesetzt werden, wenn der Gegenstand den Sbertragungsweg verlassen hat und auf den Eingang 13 ein Startsignal gegeben wird.
  • In' F'ig. 5 ist eine Schaltung gezeigt, die aus einer monostabilen Kippstufe 32 besteht, deren invertiertem Ausgang ein UND-Glied 33 nachgeschaltet ist, dessen zweiter Eingang zum Eingang der Kippstufe 32 parallel geschaltet ist Diese Schaltung leitet nur Impulse einer bestimmten Mindestdauer an den Ausgang des TYND-Glieds 33 weiter.
  • Die Schaltung gemäß Fig. 5 kann in der Schaltung gemäß Fig. 3 die aus den Elementen 15, 16, 17, 19 und 20 bestehende Anordnung ersetzen. Die Verweilzeit der Kippstufe 32 muß kleiner sein als die Dauer der Impulse 23. Mit der Schaltung gemäß Fig.5 lassen sich kurzzeitige Störimpulse entsprechend der Spannung 24 unterdrücken. Die Schaltung wirkt als sog. "Langzeitpaß".

Claims (4)

  1. Patentansprüche
    Lichtschranke mit einem Lichtsignale periodisch ausstrahlenden Sender, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (3, 14) mit Auswertschaltungen (5, 21) verbunden ist und daß eine positive Rückkopplung (7) zwischen Empfänger (3, 14) und Sender (1, 10) vorhanden ist.
  2. 2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Rückkopplungszweig eine monostabile Kippstufe (22) angeordnet ist, deren Ausgang an eine weitere, durch getrennte Startsignale anregbare monostabile Kippstufe (11) angeschlossen ist, die mit dem Sender (10) verbunden ist.
  3. 3. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (14) eine monostabile Kippstufe (32) nachgeschaltet ist, deren invertierter Ausgang mit einem UND-Glied (33) verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Empfänger (14) angeschlossen ist, und daß die Verweilzeit der monostabilen Kippstufe (32) kleiner als die Impulsdauer der Sendeimpulse ist.
  4. 4. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (14) drei monostabile Kippstufe (15, 16, 17) nachgeschaltet sind, daß die Verweilzeit der ersten Kippstufe (15) kleiner und die Verweilzeit der zweiten Kippstufe (16) größer als die Impulsdauer der Impulse (23) des Senders (10) ist, daß die Verweilzeit der dritten kippstufe (17) kleiner als die Periode der Impulse (23) ist, daß der invertierte Ausgang der ersten Kippstufe (15)und der nichtinvertierte Ausgang der zweiten Kippstufe (16) auf Eingänge eines UND-Glieds (19) geführt sind, dessen Ausgang an den vorbereitenden Eingang (18) eines Flipflops (20) angeschlossen ist, dessen auslösender Eingang mit dem Empfänger (14) verbunden ist, und daß der "Lösch"-Eingang des Flipflops (20) an den invertierten Ausgang der dritten Hippstufe (17) angeschlossen ist. Leerseite
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