DE3804073A1 - Einen sender, einen empfaenger und eine schaltungsanordnung zur signalauswertung enthaltende einrichtung - Google Patents
Einen sender, einen empfaenger und eine schaltungsanordnung zur signalauswertung enthaltende einrichtungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung gemäß dem Ober
begriff des Anspruchs 1.
Der Einsatz derartiger, beispielsweise als Reflexionslicht
schranken ausgebildeter lichtelektrischer Einheiten in großer
Anzahl, wie es etwa bei Lagersteuerungen erforderlich ist,
macht einen erheblichen Verkabelungsaufwand notwendig. Dies
deshalb, weil jede einzelne Reflexionslichtschranke über ein
eigenes Kabel an einer zentralen Steuerung angeschlossen werden
muß (sternförmige Topologie). Da die für solche Zwecke verwen
deten Reflexions- oder sonstigen Lichtschranken in der Regel ei
nen digitalen Ausgang besitzen, über den die Information "Licht
schranke ein" bzw. "Lichtschranke aus" ausgegeben wird, ist für
jede Lichtschranke ein dreiadriges Anschlußkabel vorzusehen, von
dem zwei Leitungen für die Stromversorgung und eine Leitung
für das Ausgangssignal erforderlich sind. Bei nachträglicher
Erweiterung muß für jede hinzugefügte lichtelektrische Ein
heit ein Kabel zwischen dieser und der Steuerung verlegt wer
den, und dies oft über große Entfernungen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der
gattungsgemäßen Art zu schaffen, welche die Voraussetzung für
eine wirtschaftliche Verkabelung auch einer großen Anzahl sol
cher Einrichtungen mit sich bringt, die hinsichtlich ihrer Si
cherheit und Leistungsfähigkeit den bekannten derartigen Ein
richtungen überlegen ist und die es ermöglicht, eine Vielzahl
von Informationen abzufragen.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den Merkmalen im kenn
zeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Rahmen von Einrich
tungen in Form von Reflexionslichtschranken werden im nachste
henden anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 eine Reflexionslichtschranke mit abgenom
menem Deckel in perspektivischer Darstel
lung,
Fig. 2 die elektrischen und optischen Bauteile
einer Lichtschranke gemäß Fig. 1 in Block
darstellung,
Fig. 3 zweiunddreißig mit einem Gruppenbaustein
über ein vieradriges Kabel verbundene
Lichtschranken, wobei das Kabel von Licht
schranke zu Lichtschranke durchgeschleift
ist,
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Gruppenbausteins
gemäß Fig. 3, der einen Mikroprozessor
oder Mikrocomputer enthält,
Fig. 5 eine aus zweiunddreißig Gruppen zu je zwei
unddreißig Lichtschranken gebildete Ober
gruppe mit 1024 Lichtschranken, wobei zwei
unddreißig Gruppen gemäß Fig. 3 über ein
Kabel, das von einem Gruppenbaustein zum an
deren durchgeschleift ist, mit dem überge
ordneten Gruppenbaustein verbunden sind,
Fig. 6 ein Blockschaltbild eines übergeordneten
Gruppenbausteins gemäß Fig. 5, der durch
einen Mikrocomputer verkörpert ist und
die Funktion eines Seriell-Seriell-Wand
lers übernimmt,
Fig. 7 eine Prinzipdarstellung der Regelung der
Sendeleistung einer Lichtschranke des Sys
tems in Abhängigkeit von der Empfangslei
stung.
Die Reflexionslichtschranke 10 gemäß den Fig. 1 und 2 ent
hält einen Lichtsender 11, einen Lichtempfänger 12, diesen
beiden Bauteilen räumlich vorgeordnete Objektive 13, 14 (Op
tik) sowie im Innern des Gehäuses 15 sender- und empfänger
seitig angeordnete Verstärker 16, 17. Ebenfalls im Gehäusein
nern sind ein Mikroprozessor oder ein Mikrocomputer 18 und
ein Analog-Digital-Wandler 19 untergebracht, ferner Meldeleuch
ten 20, 21 und eine Adresseneinstellung 22. Die Einstellung der
Adressen kann mittels manuell betätigbarer Schalter erfolgen.
Grundsätzlich können die Kennummern der einzelnen Lichtschran
ken auch in Speicherzellen des Mikroprozessors 18 hinterlegt
sein. Zur Spannungsversorgung und für die Ein- und Ausgabe der
Daten ist das Lichtschrankengehäuse 15 mit einer Steckerein
heit 23 versehen.
Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Lichtsender 11, beispiels
weise in Form einer Leuchtdiode, über den Verstärker 16 und
eine Konstantstromquelle 24 gespeist wird. Dem als Fotodiode
ausgebildeten Lichtempfänger 12 ist über den Verstärker 17
der Analog-Digital-Wandler 19 nachgeschaltet, der auf den
Mikroprozessor 18 beispielsweise des Typs Intel 8051 arbei
tet, dessen Schaltausgänge mit 18′ und dessen Schwingquarz
mit 18′′ bezeichnet sind. Das Bezugszeichen 25 kennzeichnet
die an die Datenein- und -ausgabe angeschlossenen Schnittstel
lenanpassung, während 9 das Netzteil mit einer Eingangsspan
nung z. B. von 220 V darstellt.
Das in Fig. 3 dargestellte Netzwerk basiert auf der seriel
len Datenübertragung und enthält zweiunddreißig (25) Refle
xionslichtschranken 10, die über ein einziges vieradriges
Kabel 26, das von Reflexionslichtschranke zu Reflexionslicht
schranke durchgeschleift ist, mit einem Gruppenbaustein 27 in
Form eines Seriell-Parallel-Wandlers verbunden sind. Der
beispielsweise als Mikrocomputer ausgebildete Gruppenbaustein
27 hat die Aufgabe, die Informationen der Reflexionslicht
schranken zu sammeln und weiterzugeben. Diese Informationen
können dem Anwender unmittelbar seriell oder parallel zur
Verfügung gestellt oder einem übergeordneten Gruppenbaustein
zugeleitet werden. Im letzteren Fall kann wiederum eine Anzahl
Gruppen gemäß Fig. 3 über ein von einem Gruppenbaustein zum
anderen durchgeschleiftes, zwei Adern für die Spannungsversor
gung und zwei Adern für die Signalübertragung enthaltendes Ka
bel mit dem übergeordneten Gruppenbaustein verbunden werden
(vergl. hierzu Fig. 5).
Der Gruppenbaustein 27 ist im Falle der Fig. 3 im Anschluß an
die zweiunddreißigste Lichtschranke 10 vorgesehen; er kann
selbstverständlich auch an irgend eine der vorhergehenden Licht
schranken angeschlossen sein bzw. werden.
Wie Fig. 4 zeigt, ist der mit einem Mikrocomputer z. B. des Typs
Intel 8051 versehene Gruppenbaustein 27 über eine Schnittstellen
anpassung 43 an die zweiunddreißig Lichtschranken 10 enthaltende
Gruppe anpaßbar. Eine weitere Schnittstellenanpassung 44 ermöglicht
den Anschluß von Sichtgeräten, speicherprogrammierbaren Steuerun
gen etc. an den Gruppenbaustein bzw. an dessen Mikrocomputer 35, dem
eine Adresseneinstellung 22′ zugeordnet ist. Dem Mikrocomputer 35
ist ein Seriell-Parallel-Wandler 45 nachgeschaltet, der zweiund
dreißig Ausgänge aufweist. An jedem dieser Ausgänge liegt ein Opto-
Koppler 33 mit einem an diesen angeschlossenen Verstärker 34. Da
mit entspricht jeder der zweiunddreißig Lichtschranken 10 ein
Schaltausgang beispielsweise mit einer Spannung von 24 V und 0,1 A.
Der Gruppenbaustein 27 könnte auch ein Seriell-Seriell-Wandler sein.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 sind zweiunddreißig als
Seriell-Seriell-Wandler ausgebildete Gruppenbausteine 27′ über
ein Kabel 28, das von einem Gruppenbaustein 27′ zum anderen
durchgeschleift ist, mit wenigstens einem übergeordneten glei
chen oder gleichartigen Gruppenbaustein 29 leitend verbunden
und bilden somit eine Obergruppe mit 1024 (210) Reflexionslicht
schranken 10. Auf diese Weise läßt sich das System bzw. das
Netzwerk beliebig weiterkaskadieren.
Der übergeordnete Gruppenbaustein 29 kann dabei wieder eine
Anpassung in Form eines Mikrocomputers mit einer Seriell-Seri
ell- oder Seriell-Parallel-Wandlung sein. Am übergeordneten Grup
penbaustein 29 können die Informationen aller angeschlossenen
Reflexlichtschranken 10 zur Verfügung gestellt werden oder die
Informationen innerhalb des Netzwerks weitergeleitet werden.
Im Falle der Fig. 5 ist der übergeordnete Gruppenbaustein 29
ein Seriell-Seriell-Wandler zur Anpassung an Terminals 30, an
speicherprogrammierbare Steuerungen 31 oder an Rechner 32.
Wie Fig. 6 zeigt, ist der übergeordnete Gruppenbaustein 29
über eine Schnittstellenanpassung 46 an den letzten Gruppen
baustein 27′ (Obergruppe 32) angeschlossen. Der übergeordnete
Gruppenbaustein 29 enthält hier zwei Mikroprozessoren 36 und
37, die über einen Dual-Port-Speicher 38 im Datenaustausch
stehen. Neben einer Adresseneinstellung 22′′ weist der über
geordnete Gruppenbaustein beim Ausführungsbeispiel eine wei
tere Schnittstellenanpassung 47 (RS 485) zu einem gegebenen
falls übergeordneten Gruppenbaustein auf, ferner zwei Schnitt
stellen 39 und 40 (RS 232) zum Anschluß von Terminals 30, spei
cherprogrammierbaren Steuerungen 31 und Rechnern 32 (vergl.
hierzu Fig. 5).
Ein Netzwerk nach der Erfindung erfordert lediglich einen ein
zigen Kabelstrang pro Gruppe, bisher war hingegen für jede
Reflexionslichtschranke ein besonderer Kabelstrang notwendig.
Der Kabelaufwand ist daher bei Realisierung des erfindungsge
mäßen Netzwerks vergleichsweise erheblich geringer. Des wei
teren ist die Installation äußerst einfach, und es können gro
ße Entfernungen überbrückt werden, zum Beispiel bis zu 1 km
pro Kabelstrang. Ein derartiges Netzwerk kann schließlich auch
problemlos erweitert werden und ermöglicht eine rasche Fehler
ermittlung.
Aufgrund der seriellen Datenübertragung und des Einsatzes von
mit einem Mikroprozessor oder einem Mikrocomputer ausgerüste
ten Reflexionslichtschranken können von diesen wesentlich mehr
Informationen abgefragt werden, als dies bisher möglich war.
So kann beispielsweise festgestellt werden, ob eine ordnungs
gemäß arbeitende Reflexionslichtschranke oder eine ähnliche
Überwachungseinrichtung verschmutzt oder sonstwie beeinträch
tigt ist. Außerdem können Befehle von Steuergeräten an die
Reflexionslichtschranken übermittelt werden, beispielsweise
auch der Befehl zur Durchführung eines Selbsttests oder zur
Erhöhung der Sendeleistung.
In Fig. 7 ist beispielsweise die Regelung der Sendeleistung
einer mit einem Mikrocomputer oder Mikroprozessor 18 ausge
rüsteten Reflexionslichtschranke 10 in Abhängigkeit von der
Empfangsleistung schematisch veranschaulicht.
Das Lichtbündel des vom Mikrocomputer oder Mikroprozessor 18
der betreffenden Reflexionslichtschranke 10 über den Verstär
ker 16 impulsweise gespeisten Lichtsenders 11 gelangt über das
Objektiv 13 zum Reflektor 41 (Retroreflektor) und wird von die
sem über die Optik 14 auf den Lichtempfänger 12 zurückgewor
fen, dem der Verstärker 17 sowie der Analog-Digitalwandler 19
nachgeschaltet sind. Das am Digital-Ausgang des Analog-Digital-
Wandlers 19 und somit am Eingang des Mikrocomputers oder Mikro
prozessors 18 anstehende Reflexionslichtsignal gelangt als Ist
wertsignal in den Mikrocomputer oder Mikroprozessor 18 und wird
hier mit einem in diesen einprogrammierten, am Sollwertge
ber 42 einstellbaren Sollwert verglichen. Bei vom Sollwert ab
weichendem Istwert, beispielsweise infolge einer Verschmutzung
der Optik, aus Alterungsgründen oder aufgrund sonstiger Beein
trächtigungen, wird die Leistung des Lichtsenders 11 selbst
tätig solange nachgeregelt, bis die Signaldifferenz wieder
gegen Null geht bzw. in einem vorgebbaren Toleranzbereich liegt.
Es ist ersichtlich, daß alle möglichen Parameter der Refle
xionslichtschranken oder auch anderer, ähnlicher Überwachungs
einrichtungen gespeichert und zyklisch überprüft werden können,
also beispielsweise die Funktion der Lichtschranken, deren Le
bensdauer, deren Verschmutzungsgrad etc. Unter ähnlichen Über
wachungseinrichtungen sind dabei Lichttaster, Einweglicht
schranken, Ultraschall-Schranken oder dergleichen Geräte zu
verstehen.
Ein nach der Erfindung aufgebautes Netzwerk ermöglicht auch
den Anschluß von Barcode-Lesern aller Art, ferner können über
geeignete Anpaßschaltungen auch induktive Meßwertgeber, me
chanische Schalter, Relaiskontakte usw. an den betreffenden
Ausgang des Netzwerks angeschlossen werden. Da die Daten
übertragung in beiden Richtungen erfolgt, können auch Ausgabe
geräte wie Relais, Terminals oder dergleichen problemlos be
dient werden. Die Datenübertragung ist dabei schnell und si
cher.
Claims (12)
1. Einen Sender, einen Empfänger und eine Schaltungsanordnung
zur Signalauswertung enthaltende Einrichtung zum Erfassen
von in den Weg vom Sende- zum Empfangsbereich gelangenden
Hindernissen, dadurch gekennzeichnet, daß sie für Informa
tions-, Steuer- und Regelzwecke mit wenigstens einem Mikro
prozessor oder Mikrocomputer (18) ausgerüstet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mikroprozessor/Mikrocomputer aus diskreten Grundbau
steinen gebildet ist.
3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie den Mikroprozessor/Mikrocomputer als in
tegralen Bestandteil enthält.
4. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß Sender (11), Empfänger (12), Ver
stärker (16, 17) und Mikroprozessor/Mikrocomputer (18) in
einem Gehäuse (15) untergebracht sind.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine beliebige Anzahl Einheiten hier
von über ein einziges vieradriges, von Einheit zu Einheit
durchgeschleiftes Kabel (26) mit einem Gruppenbaustein
(27) zum Sammeln und Weitergeben von Informationen elek
trisch verbindbar ist, wobei zwei Adern des Kabels (26)
für die Spannungsversorgung und zwei Adern für die Signal
übertragung dienen.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gruppenbaustein (27) als Seriell-Parallel-Wandler
ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Gruppenbaustein (27) durch einen Mikrocomputer verkör
pert ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß
an jeden Ausgang des Gruppenbausteins (27) ein Opto-Kopp
ler (33) mit einem nachgeschalteten Verstärker (34) ange
schlossen ist.
9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß der Gruppenbaustein (27) als
Seriell-Seriell-Wandler ausgebildet ist.
10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß eine Anzahl als Seriell-Seriell-
Wandler konzipierter Gruppenbausteine (27′) über ein von
einem zum anderen Gruppenbaustein durchgeschleiftes vier
adriges Kabel (28) mit einem übergeordneten, gleichen oder
gleichartigen Gruppenbaustein (29) verbunden sind, der
Schnittstellen (38, 39) für den Anschluß von Terminals (30),
speicherprogrammierbaren Steuerungen (31) und von Rech
nern (32) enthält.
11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge
kennzeichnet durch selbsttätige Nachregelung der Sende
leistung in Abhängigkeit von der Empfangsleistung.
12. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie durch einen Reflexlichttaster oder eine
Einweglichtschranke oder durch eine Ultraschall-Schranke
verkörpert ist.
Priority Applications (1)
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DE3804073A DE3804073C2 (de) | 1988-02-10 | 1988-02-10 | Anordnung von mehreren, einen Sender und einen Empfänger enthaltenden Einrichtungen zum Erfassen von in den Weg zwischen Sende- und Empfangsbereich gelangenden Hindernissen |
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