DE3514982C2 - - Google Patents
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- DE3514982C2 DE3514982C2 DE3514982A DE3514982A DE3514982C2 DE 3514982 C2 DE3514982 C2 DE 3514982C2 DE 3514982 A DE3514982 A DE 3514982A DE 3514982 A DE3514982 A DE 3514982A DE 3514982 C2 DE3514982 C2 DE 3514982C2
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- G08B13/18—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength
- G08B13/181—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems
- G08B13/187—Actuation by interference with heat, light, or radiation of shorter wavelength; Actuation by intruding sources of heat, light, or radiation of shorter wavelength using active radiation detection systems by interference of a radiation field
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von
Objekten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 37 27 207 ist eine derartige Vorrichtung zur Erfassung
von Objekten bekannt. Bei der bekannten Vorrichtung wird
ein Laserstrahl zu einem Reflektor gesendet, der am Ende des
gewünschten Erfassungsbereiches angeordnet ist. Der vom Re
flektor zurückgeworfene Lichtstrahl wird empfangen und in
ein elektrisches Signal umgesetzt. Mittels des detektierten
Signals wird eine Laufzeitmessung vorgenommen. Befindet sich
ein Eindringling in dem Strahlenbereich des Laserstrahls,
ist die Reflexionszeit kürzer als die Bezugsreflexionszeit
zu dem Reflektor.
Bei der bekannten Raumschutzanlage ist nachteilig, daß auch
Fehlmeldungen von anderen Objekten ausgelöst werden, die
sich in dem Strahlenbereich des Laserstrahls befinden. Be
findet sich beispielsweise ein Hund ober ein Vogel in dem
Strahlungsbereich, wird so lange Fehlalarm gegeben, bis das
Tier den Strahlungsbereich verlassen hat. Es hat sich ge
zeigt, daß bei der bekannten Raumschutzanlage häufig Fehlmel
dungen vorkommen, weshalb die Zuverlässigkeit eingeschränkt
ist. Die bekannte Raumschutzanlage hat deshalb keine weite
Verbreitung als Einbruchsmelder gefunden.
Weiter ist aus der DE-OS 20 14 681 eine Abstandsmeßvorrich
tung bekannt, die einen modulierten Lichtstrahl aussendet.
Der von einem Objekt reflektierte Lichtstrahl wird von der
Abstandsmeßvorrichtung detektiert und in ein Anzeigesignal
umgesetzt. Das Anzeigesignal wird mit einem Bezugssignal in
der Phasenlage verglichen. Das heißt, die Entfernung wird in
eine Phasendifferenz umgesetzt.
Bei dieser bekannten Abstandsmeßvorrichtung besteht das Pro
blem, daß das Eindringen eines kleinen Flugobjektes, bei
spielsweise eines Vogels, einen Meßfehler bewirken kann.
Zwar kann dieser Nachteil durch eine verhältnismäßig lange
Lichtausstrahlzeit verringert werden, jedoch ergibt sich
hierdurch das Problem, daß der Leistungsverbrauch für den
Lichtsender ansteigt.
Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrich
tung zum Erfassen von Objekten zu schaffen, die bei Verwen
dung einer einfachen, mit hoher Zuverlässigkeit und gutem
Wirkungsgrad arbeitenden Lichtquelle einen in drei Dimensi
onen einstellbar begrenzten Erfassungsbereich aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung wird bei der gattungsbildenden Vor
richtung zur Erfassung von Objekten durch die Merkmale des
kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mittels der Erfindung wird der Vorteil erzielt, daß Fehlmel
dungen insbesondere durch vorübergehend eindringende Objekte
wie kleine fliegende oder sich auf dem Boden bewegende Tiere
vermieden werden. Hingegen kann ein Objekt, das im Erfas
sungsbereich verbleibt, sicher erfaßt werden. Versucht bei
spielsweise ein Einbrecher nach Einschlagen eines Fensters
in ein Gebäude einzudringen, löst der Einbrecher an dem mit
der Erfindung gesicherten Fenster zuverlässig einen Alarm
aus. Die vorteilhafte Wirkung der Erfindung wird insbesonde
re durch einen Phasenvergleich erzielt, der zwischen einem
Anzeigesignal und einem Bezugssignal vorgenommen wird. Das
Anzeigesignal wird aus dem von dem Lichtempfänger abgeleite
ten Signal und das Bezugssignal von dem Sendesignal direkt
abgeleitet. Darüber hinaus bewirkt der Impulsbetrieb der
Lichtquellen, die zeilenförmig angeordnet sind, einen gerin
gen Leistungsverbrauch. Der Impulsbetrieb hat ferner für die
als Lichtsender verwendeten Leuchtdioden den Vorteil, daß
die Lebensdauer verlängert wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteran
sprüchen zu entnehmen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausfüh
rungsformen näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt in einer Frontansicht schematisch die Be
ziehung zwischen der Aussendung von Lichtstrahlen und
dem Empfang der reflektierten Lichtstrahlen durch Licht
strahler und Lichtempfänger in einem Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht ebenfalls schematisch
die Beziehung zwischen der Lichtausstrahlung und dem
Lichtempfang durch weitere Lichtempfangsmittel im Aus
führungsbeispiel nach Fig. 1.
Fig. 3 zeigt im einzelnen bis zu einem gewissen Grad
das Beispiel einer Anordnung von Lichtsende- und
-empfangsmitteln nach Fig. 1 einschließlich Lichtsende
elementen und einem Lichtempfangselement.
Fig. 4 zeigt in einer Frontansicht einen begrenzten
Erfassungsbereich, der durch die Lichtstrahler der Fig. 1
gebildet ist.
Fig. 5 zeigt eine Seitenansicht des Erfassungsbereichs
von Fig. 4.
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
von Verarbeitungsmitteln für ausgesandte und empfangene
Lichtsignale in der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 7 ist ein Stromlaufplan der Verarbeitungsmittel
von Fig. 6.
Fig. 8 zeigt Signalkurvenformen eines Teils der Schaltung
von Fig. 6 oder 7.
Fig. 9 ist ein Stromlaufplan in einem Ausführungsbeispiel
der Abtastmittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Die
Fig. 10 und 11 zeigen Kurvenformen von Ausgangs
signalen der Abtastmittel von Fig. 9.
Fig. 12 zeigt in einer Seitenansicht schematisch, ähnlich
wie in Fig. 2, eine Beziehung zwischen den Lichtsende-
und -empfangsmitteln in einem anderen Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild eines anderen Aus
führungsbeispiels und zeigt die in Fig. 12 benützten
Verarbeitungsmittel für die ausgesandten und empfangenen
Lichtsignale.
Fig. 14 zeigt Kurvenformen von Ausgangssignalen, die
an verschiedenen Punkten der Schaltung von Fig. 13
vorkommen.
Fig. 15 schließlich ist ein Stromlaufplan eines anderen
Ausführungsbeispiels und zeigt einen Verstärker der
Schaltung von Fig. 6 oder 7.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezug auf die Zeich
nung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beschrieben.
In den Fig. 1 und 2 ist eine erfindungsgemäße Vor
richtung zum Erfassen von Objekten gezeigt, die in Richtung
zur Bodenoberfläche GF senkrecht eingebaut ist. Diese
Vorrichtung umfaßt Lichtstrahler 11 mit einer Lichtstrahler
anordnung 12, die eine Vielzahl von Leuchtdioden 12 1 bis
12 n umfaßt. Die Leuchtdioden sind im wesentlichen in einer
Reihe angeordnet, wie es beispielsweise in Fig. 3 gezeigt
ist, und senden Lichtstöße von pulsmodulierten Licht
strahlen in verschiedenen Richtungen, aber in einer
einzigen Ebene aus. Im Strahlengang der Anordnung 12
sind eine Sammellinse 13 und ein halbdurchlässiger
Spiegel 14 angeordnet. Der Spiegel 14 ist um einen
geeigneten Winkel geneigt. Lichtstrahlen LB, ausgesandt
von den Dioden der Anordnung 12, gehen durch die Linse 13
und gelangen zum Spiegel 14. Dort wird ein Teil der Licht
strahlen LB vom Spiegel 14 reflektiert und auf erste
Lichtempfänger 15 gelenkt. Die übrigen Strahlen gehen
durch den Spiegel 14 hindurch und werden entweder durch
einen festen reflektierenden Körper wie die Bodenober
fläche GF oder durch ein zu erfassendes Objekt SO wie
einen Eindringling reflektiert. Dabei werden die reflek
tierten Strahlen zu zweiten Lichtempfängern 16 gelenkt.
Im vorliegenden Fall wird das Licht in gegenseitig
versetzten Richtungen in derselben Ebene durch die Linse 13
von den Leuchtdioden 12 1 bis 12 n der Diodenanordnung
ausgestrahlt. Dadurch wird eine sektorförmige Ebene
von gebündelten Lichtstrahlen in jedem gewünschten Winkel
gebildet. Es ist daher, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt,
möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Erfassen
von Objekten auf einem Gebäude BD oberhalb seines Fenster
WD so einzubauen, daß sich eine Zone von Lichtstrahlen
mit einer gewünschten Reichweite parallel zum Gebäude
erstreckt und den gesamten Bereich des Fensters WD
überstreicht.
Der erste Lichtempfänger 15 enthält eine Sammellinse 17,
eine Photodiode 18 und einen Spiegel 19. Der Teil der
Lichtstrahlen LB, der vom halbdurchlässigen Spiegel 14
reflektiert wurde, wird weiter abgelenkt und durch die
Sammellinse 17 zur Photodiode 18 gelenkt. Der zweite
Lichtempfänger 16 enthält eine Sammellinse 20 und eine
Photodiode 21 zum Empfang jedes von der Bodenoberfläche
GF her einfallenden Lichtstrahls. Dementsprechend kann
die Photodiode 18 im ersten Lichtempfänger 15 die
reflektierten Lichtstrahlen LB im wesentlichen direkt
empfangen, und zwar ohne irgendeinen Reflexionsanteil
von der Bodenoberfläche GF oder dem zu erfassenden
Objekt SO. Die Photodiode 21 im zweiten Lichtempfänger
16 dagegen empfängt die von der Bodenoberfläche GF oder
dem Objekt SO reflektierten Lichtstrahlen. Beim Empfang
von solchen Lichtstrahlen erzeugen die Photodioden 18
und 21 elektrische Signale, die den - in Fig. 6 ge
zeigten - Verarbeitungsmitteln für ausgestrahltes und
empfangenes Licht zugeführt werden und den Phasen
unterschied zwischen den beiden Signalen ermitteln. Dies
wird im folgenden gezeigt.
In Fig. 6 - und auch in Fig. 7, die Einzelheiten der
Schaltung von Fig. 6 zeigt - sind die Verarbeitungsmittel
für ausgestrahltes und empfangenes Licht gezeigt. Eingangs
signale für den ersten und den zweiten Lichtempfänger 15
und 16 stammen von der Lichtausstrahlung durch die Licht
strahler 11. Die Verarbeitungsmittel umfassen eine Reihe
von Bausteinen. Verstärker 22 und 23 sind jeweils an die
Photodioden 18 und 21 angeschlossen und dienen zum Ver
stärken der Ströme, die von den Photodioden 18 und 21
erzeugt werden, mit im wesentlichen dem gleichen Ver
stärkungsfaktor. Mischer 24 und 25 sind jeweils an die
Verstärker 22 und 23 sowie an einen gemeinsamen Über
lagerungsoszillator 26 angeschlossen; die verstärkten
Ausgangssignale der Verstärker sollen optimal frequenz
transformiert werden mit Hilfe von Eingangssignalen,
die vom Überlagerungsoszillator 26 kommen. Filter 27
und 28 sind jeweils an die Mischer 24 und 25 ange
schlossen und dienen zum Ausfiltern der frequenz
transformierten Signale. Kurvenformkreise 29 und 30
schließlich erhalten die ausgefilterten Signale zuge
führt. Der Kurvenformkreis 29 erzeugt eine Rechteck-
Schwingung RP, die charakteristisch für eine Bezugsphase
ist, wie sie in Fig. 8a gezeigt ist. Die Rechteck-
Schwingung RP basiert auf dem Ausgangssignal der Photo
diode 18 und ergibt sich aus den Lichtstrahlen, die ohne
eine Reflexion beispielsweise des zu erfassenden Objekts
direkt empfangen wurde. Der andere Kurvenformkreis 30 er
zeugt eine Rechteck-Schwingung DP, die charakteristisch
für eine Anzeigephase wie in Fig. 8b ist und auf dem
Ausgangssignal der Photodiode 21 basiert, das sich aus
den beispielsweise von einem Objekt reflektierten Licht
strahlen ergibt.
Das Bezugssignal oder Bezugsphasensignal RP aus dem Kurvenformkreis 29
und das Anzeigesignal oder Anzeigephasensignal DP aus dem anderen Kurven
formkreis 30 werden dann einem Tor 31 zugeführt, in dem
ein Phasendifferenzsignal PDP - wie in Fig. 8c gezeigt -
erzeugt wird. Seine Impulsbreite reicht vom Beginn des
Bezugsphasensignals RP bis zum Beginn des Anzeigephasen
signals DP. Dem Tor 31 werden aus einem Taktgeber 32
Taktimpulse zugeführt, daraus ergibt sich dann ein
Phasendifferenz-Taktsignal PDCK, wie es in Fig. 8d
gezeigt ist, dieses Signal steht am Ausgang des Tors 31
während der Dauer des Phasendifferenzimpulses PDP von
Fig. 8c zur Verfügung. Die Anzahl der Impulse des Takt
signals PDCK aus dem Tor 31 zeigt die Phasendifferenz
zwischen dem Bezugsphasensignal und dem Erfassungsphasen
signal an. Es wird einem Zähler 33 zugeführt, der die
Anzahl der Impulse zählt. Ein Ausgangssignal des Zählers
33 wird einem Komparator 34 zugeführt. Der Komparator 34
erhält außerdem ein Ausgangssignal einer Einstell
schaltung 35 für die Erfassungsentfernung. Der Komparator
vergleicht diese beiden Eingangssignale.
Wenn beispielsweise das Zählerausgangssignal, das ja der
Phasendifferenz entspricht, kleiner als das Ausgangs
signal der Erfassungsentfernungs-Einstellschaltung 35
ist, zeigt dies an, daß sich der Gegenstand SO im
Erfassungsbereich befindet. Der Komparator 34 erzeugt
auf diese Weise ein Ausgangssignal, das einen Alarm
geber wie zum Beispiel eine Sirene in einer nachfolgenden
Stufe ansteuert. Mit Hilfe der Entfernungseinstellschaltung
35 wird für jeden der ausgesandten Lichtstrahlen ent
sprechend dem Abstand zwischen dem Einbauplatz der Objekt
erfassungsvorrichtung 10 und einer Kante des Fenster WD
somit ein Erfassungsbereich mit begrenzter Reichweite
vorgesehen. Nur wenn ein zu erfassendes Objekt in diesen
begrenzten Bereich eindringt, wird Alarm ausgelöst. Der
Komparator 34 und die Entfernungseinstellschaltung 35
können entweder in getrennten Schaltungen oder besser in
integrierter Form in einem Rechner CPU wie in Fig. 7
untergebracht werden.
Das Tor 31 ist mit einer Auswahlschaltung 36 verbunden,
die - wie im einzelnen in Fig. 9 gezeigt - Schaltelemente
36 1 bis 36 n , beispielsweise Transistoren, umfaßt. Die
Zahl der Schaltelemente 36 entspricht der Zahl der
Leuchtdioden 12 1 bis 12 n der Lichtsendeanordnung 12.
Die Schaltelemente 36 1 bis 36 n werden in günstigen
Zeitintervallen nacheinander eingeschaltet, nach Maßgabe
ihrer Betätigung wird das Tor 31 geöffnet. Die Leuchtdioden
12 1 bis 12 n , die jeweils an eines der Schaltelemente 36 1
bis 36 n angeschlossen sind, werden dabei - wie in Fig. 10
gezeigt - nacheinander eingeschaltet. Gemäß der Erfindung
wird also von der Lichtsendeanordnung 12 eine Vielzahl
von Lichtstrahlen nacheinander ausgesandt. Sie bilden
in einer einzigen Ebene mit dem jeweiligen Nachbarstrahl
einen Winkel, sobald sie durch die Sammellinse 13 und den
halbdurchlässigen Spiegel 14 gegangen sind. Die nacheinander
ausgesandten Lichtstrahlen bilden als Ganzes also einen
ebenen Erfassungsbereich mit einer bestimmten Ausdehnung.
Der Phasenunterschied für jede der Leuchtdioden 12 1 bis
12 n läßt sich berechnen, und der Erfassungsbereich für
jeden Lichtstrahl ist durch die Einstellwerte der Ent
fernungseinstellschaltung 35 wie zuvor eingeschränkt.
Dadurch kann der Erfassungsbereich auf eine Reichweite
eingeschränkt werden, die gerade - wie in den Fig. 4
und 5 gezeigt - das Fenster WD überstreicht. Wenn die
Lichtsendeanordnung 12 im Abtastbetrieb gefahren wird,
werden die Leuchtdioden 12 1 bis 12 n jeweils getrennt
voneinander für eine nur kurze Zeit eingeschaltet. Dadurch
kann der erforderliche Leistungsverbrauch zum Betreiben
dieser Dioden spürbar gesenkt und die Lebensdauer der
Dioden spürbar erhöht werden. Der Erfassungsvorgang kann
in einer sehr kurzen Zeit unter Verwendung von billigen
Dioden wirksam durchgeführt werden.
Wenn mit der oben geschilderten Anordnung und während
des Betriebs einer der Leuchtdioden das Eindringen eines
Objekts in den Erfassungsbereich festgestellt wird, dann
kann diese einzelne Diode für sich allein für dauernd
eingeschaltet werden. Im einzelnen ist die Anordnung wie
im folgenden beschrieben gebaut. Wenn beispielsweise
lediglich die Leuchtdiode 12 2 von den Dioden 12 1 bis 12 n
die Anwesenheit eines Objekts in einem einzigen Abtast
zyklus aller Dioden erfaßt hat, dann übersteigt das
Eingangssignal des Komparators 34 eine Bezugsspannung CRV,
die im Komparator wie in Fig. 11b gezeigt festgelegt
ist. Daraufhin wird ein Signal, das die Diode 12 2
als einzige in den Dauerbetrieb fährt, an die Aus
wahlschaltung 36 gegeben, die für die Abtast-
Ausgangsspannungen für die Lichtsendeanordnung 12
verantwortlich ist. Dabei stoppt die Auswahlschaltung
den Abtastzyklus für alle Leuchtdioden 12 1 bis 12 n ,
hält aber die Diode 12 2 als einzige - wie in Fig. 11a
gezeigt - in Betrieb. In diesem Fall erhält der an den
Komparator angeschlossene Alarmgeber - wie in Fig. 11c
gezeigt - aus dem Komparator ein Dauersignal. Aufgrund
dieses Dauersignals wird der Alarmgeber in Wirkungs
verbindung mit einer langsam aufsummierenden Integrier
stufe gebracht. Wenn der Summenwert in dieser Integrier
stufe eine Schwellenspannung SVV übersteigt, wird -
wie in Fig. 11e gezeigt - der Alarm eingeschaltet.
Diese Anordnung erlaubt eine positive Verhinderung eines
Fehlalarms, der speziell durch vorübergehend eindringende
Objekte wie kleine fliegende oder sich auf dem Boden
bewegende Tiere verursacht wird, die in den Erfassungs
bereich geraten, ihn aber schnell wieder verlassen. Ein
Objekt aber, das im Erfassungsbereich verbleibt, kann
wirksam erfaßt werden, beispielsweise ein Einbrecher,
der das Fenster WD der Fig. 4 und 5 einzuschlagen oder
zu öffnen und in das Gebäude einzudringen versucht. Es
leuchtet wohl ein, daß eine Person, die wegen einer
Montage, einer Wartung, oder aus einem ähnlichen Anlaß
oder versehentlich in den Erfassungsbereich gerät, ihn
aber sofort wieder verläßt, gleichermaßen das Auslösen
eines Alarms nicht bewirkt.
In Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt,
es dient zum Feststellen einer Zeitdifferenz anstelle
einer Phasendifferenz. Bei diesem Ausführungsbeispiel
enthält ein zweiter Lichtempfänger 116 einen halb
durchlässigen Spiegel 137 und einen zweiten Spiegel 138.
Ein erster Lichtempfänger 115 ist gleich ausgebildet
wie der entsprechende Lichtempfänger im Ausführungs
beispiel der Fig. 1 und 2. Ein zweiter Lichtempfänger
116 empfängt den Lichtstrahl LB, der durch den ersten und
den zweiten halbdurchlässigen Spiegel 114 und 137 gegangen
ist und vom stationären Reflexionskörper oder einem zu
erfassenden Objekt zum zweiten halbdurchlässigen Spiegel
137 und dann zum Spiegel 138 reflektiert wurde. Die
Lichtstrahlen werden dann durch eine Sammellinse 120
zu einer Photodiode 121 gelenkt. Das Bezugssignal für
die ausgesandten Lichtstrahlen und das Anzeigesignal für
die empfangenen Lichtsignale werden entsprechend dem
Lichteinfall auf die Photodioden 118 und 121 duch
Lichtsende- und -empfangssignal-Verarbeitungsmittel
wie in Fig. 13 gezeigt verarbeitet. Darin wird ein
Zeitdifferenzsignal PDP wie in Fig. 14c zwischen dem
Bezugssignal RP wie in Fig. 14a und dem Anzeigesignal
DP wie in Fig. 14b erhalten. Ein Zeitdifferenz-Taktsignal
PDCK wie in Fig. 14e wird einem Zähler 133 aus einem Tor
131 zugeführt, das ein Taktsignal CK wie in Fig. 14d erhält.
Für den Abtastbetrieb einer Lichtsendeanordnung 112 kann
ein Taktgenerator zusammen mit einer Auswahlschaltung
wie in Fig. 7 benützt werden. Dadurch werden die
Leuchtdioden der Anordnung 112 synchron mit dem Taktimpuls
des Taktgebers eingeschaltet. Die übrigen Anordnungen sind
denen des vorangehenden Ausführungsbeispiels ähnlich. In
den Fig. 12 und 13 sind gleiche Bauelemente wie im
vorangehenden Ausführungsbeispiel der Fig. 1, 2, 6 und 7
mit um 100 erhöhten Bezugszeichen versehen. Bei einem
konventionellen Abstandserfassungssystem, das auf der
Basis der reflektierten Lichtmenge arbeitet, wird ein
Objekt, das in Wirklichkeit relativ weit entfernt ist,
irrtümlich so bewertet, als ob es sich in einer ver
hältnismäßig kurzen Entfernung befände, besonders dann,
wenn das Objekt einen hohen Reflexionsfaktor aufweist.
Bei beiden vorangehenden erfindungsgemäßen Ausführungs
beispielen kann dieses Risiko deshalb ausgeschlossen
werden, weil die Entfernungsbegrenzung aufgrund der
Phasendifferenz oder der Zeitdifferenz zwischen dem
Bezugsphasensignal und dem Anzeigephasensignal bewirkt
wird.
Bei der vorliegenden Erfindung können zahlreiche weitere
Änderungen in der Ausgestaltung vorgenommen werden. Es
wurde beispielsweise erwähnt, daß das Bezugsphasen
signal in den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen
durch den Spiegel und die Sammellinse erhalten wird.
Die von den Leuchtdioden ausgesandten Lichtstrahlen
können statt dessen aber teilweise über eine Glasfaser
optik direkt zur Photodiode des ersten Lichtempfängers
geleitet werden. Weiter wurde beschrieben, daß die Licht
dioden des Lichtsenders einzeln für sich abgetastet würden.
Die Dioden können nun aber in Gruppen aufgeteilt werden,
so daß zwei oder mehrere eine Gruppe bildende Dioden
gleichzeitig betrieben werden. In einem solchen Fall
kann der Lichtstrahl, der vom Lichtsender ausgesandt
wird, aufgeweitet werden, um die für jeden Abtastzyklus
erforderliche Zeit abzukürzen. In der Verarbeitungsstufe
für ausgesandte und empfangene Lichtsignale nach Fig. 6
oder 7 werden die empfangenen Lichtsignale entsprechend
dem Abtastzyklus fortlaufend durch den ersten und zweiten
Lichtempfänger zu den Verstärkern geschickt. Diese Anordnung
birgt jedoch das Risiko einer falschen Abstandsbewertung
in sich, weil nämlich die Verstärkervorspannung dazu neigt,
sich im Verlauf der Zeit zu verändern; dadurch verändert
sich auch der Verstärkungsgrad. Bei einem höheren Ver
stärkungsfaktor der beiden Verstärker wird die Kurven
form der Ausgangsspannung ebenfalls im Lauf der Zeit
verzerrt. Die Ausgangssignale der Kurvenformkreise, die
den Verstärkerausgängen zugeordnet sind, ändern dann
ihr Tastverhältnis, so daß die Phasendifferenz nicht mehr
ihrem wirklichen Wert entspricht. Das Risiko kann dadurch
vermieden werden, daß - wie in Fig. 15 gezeigt -
Kondensatoren C 1 und C 2 mit einer relativ hohen Kapazität
an einen Verstärker 222 angeschlossen werden. Der Ver
stärker ist mit einem eingebauten Vorwiderstand versehen.
Durch den Vorwiderstand und die Kondensatoren C 1 und C 2
wird eine Zeitkontante eingeführt, die ausreichend länger
als die Zeit der Leuchtdioden-Lichtstöße ist. Dadurch kann
eine Änderung der Verstärkervorspannung vernachlässigbar
klein gemacht werden, der Wert ist dann im wesentlichen
konstant. Die Phasendifferenz kann so eingestellt werden,
daß sie dem wirklichen Wert entspricht.
Der in Fig. 7 gezeigte Rechner CPU kann weiter mit einem
Programm zum Berechnen des Durchschnittswerts der
Bezugs- und Anzeigephasen-Differenzen in Abständen von
beispielsweise N Abtastzyklen versehen werden, um die
Abstandsbewertung zur folgenden Phasendifferenz auf der
Grundlage eines Durchschnittswerts als Bezugswert vorzu
nehmen. Üblicherweise neigen die empfangenen Lichtsignale,
die von den von der Bodenfläche GF reflektierten Licht
strahlen herrühren, dazu, sich zu ändern. Die Entfernungs
begrenzung wird vom Einstellwert der Einstellschaltung für
die Erfassungsentfernung abhängig gemacht, er basiert auf
dem ersten eintreffenden Anzeigewert einer der Leuchtdioden
als Bezugswert. Der ermittelte Entfernungswert wird also
einer Schwankung unterliegen. Wenn jedoch der obengenannte
Durchschnittswert als Bezugswert benützt und im Abstand von
N Abtastzyklen der alte Wert durch einen neuen Wert ersetzt
wird, kann eine äußerst genaue Begrenzung der Reichweite
erreicht werden. Darüber hinaus kann ein Verzögerungskreis
zwischen dem Alarmgeber und dem Komparator eingefügt werden.
Ihm wird das Bezugsphasen- und das Anzeigephasen-
Differenzsignal zugeführt. Der Verzögerungskreis verzögert
das Ausgangssignal des Komparators, das den Alarmgeber
steuert. Fehlt ein solcher Verzögerungskreis, wird der
Alarmgeber sofort in Betrieb gesetzt, sobald ein Ein
dringling in den Erfassungsbereich gerät. Der Eindringling
kann dadurch leicht die Ausdehnung des Erfassungsbereichs
erkennen. Dieses Risiko kann aber durch die Zeitverzögerung
vermieden werden, die der Verzögerungskreis für den Alarm
geber bewirkt. Der Alarmgeber soll nämlich nicht sofort
ansprechen, wenn ein Eindringling seine Hand oder etwas
anderes in den eingestellten Erfassungsbereich steckt,
sondern erst dann, wenn er die Hand wieder aus dem Er
fassungsbereich herausgenommen hat. Wenn ein zweiter
Alarmgeber, der beispielsweise beim zugehörigen Werks
schutz eingebaut ist, zusätzlich zum ersten Alarmgeber vor
gesehen ist, ist es nützlich, einen Verzögerungskreis
zwischen dem ersten und dem zweiten Alarmgeber einzufügen.
In diesem Fall ist es auch möglich, daß, wenn ein Monteur
oder eine andere Person aus Versehen den Erfassungsbereich
betritt und dabei der erste Alarmgeber schon ausgelöst
wurde, das Ansprechen des zweiten Alarmgebers zu vermeiden,
wenn diese Person nur schleunigst aus dem Erfassungsbereich
verschwindet.
Zusätzlich können in der Lichtsendeanordnung Lichtgeber
für sichtbares Licht verwendet werden, die nur während
des Einbaus der Objekterfassungsvorrichtung benützt
werden. Auf diese Weise ist der Monteur in der Lage,
die Strahlenführung im gewünschten Erfassungsbereich
mit sichtbaren Lichtstrahlen zu kontrollieren.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Erfassung von Objekten in einem Erfas
sungsbereich, mit einer in den Erfassungsbereich strahlenden
Lichtquelle und einem Lichtempfänger, der das von einem re
flektierenden Gegenstand von außerhalb der Vorrichtung zu
rückreflektierte Licht empfängt, mit Schaltungseinrichtun
gen, die aus dem von der Lichtquelle abgegebenen Signal ein
Bezugssignal und aus dem vom Lichtempfänger abgegebenen Si
gnal ein Anzeigensignal ableiten, und mit einer Phasendiffe
renzschaltung, an welche das Bezugssignal und das Anzeigen
signal angelegt sind, dessen Ausgangssignal ein Maß deren
Phasendifferenz ist und einen Alarmgeber ansteuert, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Ableitung des Bezugssignals ein wei
terer Lichtempfänger vorgesehen ist, der unmittelbar einen
Bruchteil des von der Lichtquelle ausgehenden Lichtes emp
fängt, daß die Lichtquelle (12, 112) eine Vielzahl von Licht
gebern (12 1, 12 2, 12 3, . . . 12 n ) aufweist, die Lichtstrahlen
in verschiedenen Richtungen aussenden, welche einen sektor
förmigen Erfassungsbereich aufspannen und durch eine Abtast
einrichtung (36) sequentiell angesteuert werden, und daß die
Weiterleitung der Ausgangssignale der Phasendifferenzschal
tung (31, 33; 131, 133) an den Alarmgeber gesperrt wird,
wenn das jeweils von einem der Lichtgeber (12 1, 12 2, 12 3,
. . . 12 n ) erhaltene Ausgangssignal außerhalb eines Bereiches
liegt, der für den betreffenden Lichtgeber eingestellt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtgeber (12, . . . 12 n ) mit einem niedrigen Strom
betreibbar und in einer Lichtsendeanordnung (12; 112) an
geordnet sind und die von ihnen ausgehenden Lichtstrahlen
(LB) insgesamt einen gespreizten in einer Ebene liegenden
Bereich bilden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel zum dauernden Betreiben nur eines Teils der
Lichtgeber (12 2) entsprechend den empfangenen reflektierten
Lichtstrahlen vorgesehen sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Komparator (34; 134) das Ausgangssignal der
Phasendifferenzschaltung (31, 33; 131, 133) und aus einer
Einstellschaltung (35; 135) vorbestimmte Einstellwerte
empfängt, die jeweils der eingestellten Erfassungsentfernung
des zugehörigen Lichtgebers entsprechen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
mit der Phasendifferenzschaltung Mittel (Fig. 7) zum Erzeu
gen eines Mittelwertes der Phasendifferenz aus N Abtastinter
vallzyklen der Lichtgeber (12 1, . . . 12 n ) verbunden sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß Verzögerungsmittel zwischen die Phasendifferenz
schaltung (31, 33) und den Alarmgeber zum Verzögern des
Ausgangssignals der Phasendifferenzschaltung eingefügt sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Alarmgeber eine erste und eine zweite Alarmstufe
umfaßt, wobei die Alarmstufen nacheinander in Betrieb
setzbar sind, und daß eine Verzögerungsstufe zwischen
die erste und die zweite Alarmstufe eingefügt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtquelle (12, 112) Lichtgeber für sichtbares
Licht umfaßt.
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