DE3836792C2

DE3836792C2 -

Info

Publication number: DE3836792C2
Application number: DE3836792A
Authority: DE
Inventors: Hiroaki Ishizawa; Hideki Asai; Takehide Katsuta Jp Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-30
Filing date: 1988-10-28
Publication date: 1992-01-02
Also published as: US4937441A; DE3836792A1; JPH01116410A; JP2558296B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Testvorrichtung für Lichtschrankeneinrichtungen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die eine Verschlechterung der Funktion von Lichtschrankeneinrichtungen feststellt, deren Lichtempfangsoberflächen einer Verschmutzung durch Chemikalien oder ähnlichem ausgesetzt sind, wie z. B. in einem automatischen, chemischen Analyseapparat.

Ein typisches Beispiel eines herkömmlichen Positionsdetektors verwendet eine Lichtschranke, in der eine lichtemittierende Diode und ein Photo transistor als lichtempfangendes Element verwendet werden. Licht, das sich von der lichtemittierenden Diode zu dem Phototransistor ausbreitet, wird durch eine Detektorplatte unterbrochen oder durchgelassen, die mit einem sich bewegenden Körper verbunden ist. Eine solche Lichtschranke wird z. B. beschrieben in dem Katalog "Series of Photo-Electric Elements", der von der Omron Company veröffentlicht worden ist. Man läßt ständig einen ausreichenden Strom durch die lichtemittierende Diode fließen, damit die auftreffende Lichtmenge den Phototransistor in ausreichendem Maße sättigen kann. Mittels der Detektorplatte wird der Widerstand des Phototransistors geändert, um den Phototransistor ein- oder auszuschalten. Ob die Detektorplatte in der lichtunterbrechenden Position ist oder nicht, kann auf Basis des Ausgangs des Phototransistors detektiert werden.

Der obengenannte Katalog beschreibt auch eine Lichtschranke, die eine Detektorplatte vom Reflexionstyp verwendet. In dieser Lichtschranke wird Licht von einer lichtemittierenden Diode durch die Detektorplatte reflektiert und das reflektierte Licht fällt auf einen Phototransistor. Ein ausreichender Strom fließt ständig durch die lichtemittierende Diode, so daß der Phototransistor durch das reflektierte Licht von der Detektorplatte im ausreichenden Maße gesättigt wird. Licht von der lichtemittierenden Diode wird von der Detektorplatte reflektiert oder geht an ihr vorbei, wodurch der Phototransistor ein- oder ausgeschaltet wird. Ob die Detektorplatte in einer lichtreflektierenden Position ist oder nicht, kann auf der Basis des Ausgangssignals des Phototransistors festgestellt werden.

Wenn die lichtemittierende Diode und der Phototransistor in Serie miteinander verbunden sind, wird eine lichtangeregte, positive Rückkopplung während des Auftreffens des Lichtes von der lichtemittierenden Diode auf den Phototransistor erzeugt. Der Phototransistor wird eingeschaltet bzw. ein Strom beginnt durch den Phototransistor zu fließen, mit dem Ergebnis, daß ein ausreichender Strom fortfährt durch die lichtemittierende Diode, die in Serie mit der Photodiode ist, zu fließen. Somit erzeugt der Phototransistor weiterhin sein Ein-Ausgangssignal. Wenn die Lichtschranke in einem solchen Zustand ist und wenn die Detektorplatte in eine Position kommt, in der Licht von der lichtemittierenden Diode nicht auf den Phototransistor auftrifft, verbleibt der Phototransistor in seinem Aus-Zustand, so daß der Strom, der durch den Phototransistor fließt, ungefähr Null wird. Deshalb nimmt ein Strom, der durch die lichtemittierende Diode fließt, die in Serie mit dem Phototransistor verbunden ist, dementsprechend ab. Somit ändert sich das Ausgangssignal des Phototransistors in Übereinstimmung mit der Position der Detektorplatte in solch einer Weise, daß, wenn das Licht von der lichtemittierenden Diode nicht auf den Phototransistor auftrifft, in Abhängigkeit von der Position der Detektorplatte ein Strom abnimmt, der durch die lichtemittierende Diode fließt, wodurch die Lichtmenge vermindert wird.

Im obengenannten Stand der Technik kann ein konstanter Strom, mit dem die lichtemittierende Diode Licht emittiert, das im ausreichenden Maße den Phototransistor sättigen kann, ständig durch die lichtemittierende Diode fließen. Bei der Lichtschranke, in der die lichtemittierende Diode und der Phototransistor so verbunden sind, daß die lichtaktivierte, positive Kopplung erzeugt wird, wird der Strom, der durch die lichtemittierende Diode fließt, wenn Licht von der lichtemittierenden Diode auf den Phototransistor auftrifft, auf einen Wert gebracht, bei dem die lichtemittierende Diode Licht emittiert, das den Phototransistor in ausreichendem Maße sättigt, wohingegen der Strom der lichtemittierenden Diode, wenn das Licht von lichtemittierenden Diode nicht auf den Phototransistor auftrifft, so ausgewählt ist, daß er einen minimalen Wert hat, mit dem die positive Rückkopplung selbst herbeigeführt wird, bis zu einem Zeitpunkt, wenn das Licht wieder auf den Phototransistor auftrifft. Es wurden jedoch keine Überlegungen mit Bezug auf irgendeine Verschlechterung gemacht, die im Verlauf der Zeit eintritt und die Abnahme der Lichtmenge einschließt, die von der lichtemittierenden Diode beim gleichen Strom emittiert wird, die Verschlechterung des Detektionsniveaus des Phototransistors und die Abnahme der Lichtmenge, die auf den Phototransistor auftrifft, wobei diese Verschlechterung sich aus Verschmutzungen auf die lichtemittierenden Oberfläche der lichtemittierenden Diode, auf der lichtempfangenden Oberfläche des Phototransistors und auf der licht reflektierenden Oberfläche der Detektorplatte vom reflektierenden Typ durch Chemikalien oder ähnliches ergeben.

Wenn daher eine solche Verschlechterung allmählich fortschreitet, kann dies nicht festgestellt werden, bis die Verschlechterung einen Wert erreicht, bei dem die Detektion einer Position der Detektorplatte unmöglich ist und das System unwirksam wird. In einem System, wie z. B. einem automatischen Analyseapparat, das eine Vielzahl von Lichtschranken (50 bis 100) verwendet, ist es ein großes Problem, wie man die Anzahl an derart verschlechterten Lichtschranken vermindern kann, um die Zuverlässigkeit verbessern. Dieses Problem besteht insbesondere bei Systemen, bei denen viele Chemikalien verwendet werden, wie z. B. in der Biochemie.

Aus der DE-OS 31 24 464, die zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 herangezogen wurde, ist eine Lichtschranke zur Verwendung in Banknotenzähleinrichtungen bekannt. Diese Lichtschranke hat eine Regeleinrichtung, die den das lichtabgebende Element der Lichtschranke durchfließenden Strom derart nachregelt, daß der auf das lichtempfangende Element fallende Lichtstrom unabhängig von den Umgebungsbedingungen, insbesondere bei einer Verschmutzung, konstant bleibt.

Aus der DE 35 18 262 ist weiterhin ein Infrarot-Einbruchsdetektor bekannt. Eine mögliche Verschmutzung des Detektors wird erkannt durch den Vergleich mit einer weiteren Referenzstrahlungsquelle, die derart angebracht ist, daß der Lichtdurchgang zwischen ihr und dem Eintrittsfenster des Detektors nicht unterbrochen werden kann.

Es ist auch eine Meßeinrichtung für den Transparenzwert der Luft bekannt (DE-OS 28 23 832). Bei dieser Meßeinrichtung wird ein Teil des von einer Quelle ausgesandten Lichts über optische Fasern - parallel zu dem eigentlichen Lichtübertragungsweg - auf eine Bezugsfotozelle geleitet. Ein Vergleich der von der Hauptfotozelle und der Bezugsfotozelle erhaltenen Signale wird zur Überwachung des Transparenzwertes von Luft verwendet. Um Verschmutzungen der Zellen zu berücksichtigen, kann der Anordnung eine Tarriervorrichtung nachgeschaltet werden, die vom Bedienpersonal justiert werden muß. Eine schleichende Verschmutzung kann zwar mittels der Tarriervorrichtung ausgeglichen werden. Der Zeitpunkt, zu dem eine solche Nachjustierung vorzunehmen ist, wird durch die Bedienperson festgelegt.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Testvorrichtung für Lichtschrankeneinrichtungen zu schaffen, die die Zuverlässigkeit einer Lichtschrankeneinrichtung dahingehend verbessert, daß eine durch Verschmutzung hervorgerufene Beeinträchtigung des Lichtweges frühzeitig erkannt wird.

Diese Aufgabe wird durch eine Testvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Testvorrichtung kann erfaßt werden, daß eine Verschlechterung des Detektionsniveaus einer Lichtschrankeneinrichtung aufgetreten ist, z. B. durch Abnahme der Lichtmenge, die von dem lichtemittierenden Element emittiert wird, auf Grund der Verschlechterung des Erfassungswertes des lichtempfangenden Elementes, auf Grund von Verunreinigungen der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elementes, des lichtempfangenden Elementes oder der lichtreflektierenden Oberfläche einer Detektorplatte vom Reflexionstyp. Somit wird die Zuverlässigkeit der Lichtschrankeneinrichtung verbessert, da rechtzeitig angezeigt wird, wenn eine Verschmutzung so ernst ist, daß eine Reinigung der Elemente notwendig ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Testvorrichtung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigt

Fig. 1A ein Schaltungsdiagramm, das eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 1B, 1C, 2 und 3 verschiedene Modifikationen für die Schaltung nach Fig. 1A;

Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Stromeinstellung unter Einsatz einer D/A-Wandler-Schaltung ausgeführt wird;

Fig. 5 ein Schaltungsdiagramm, das ein Beispiel zeigt, in dem die Stromeinstellung mittels einer Rückkoppelschaltung ausgeführt wird;

Fig. 6 eine Ansicht, die ein Beispiel für den Fall zeigt, wo eine Detektorplatte vom Re flexionstyp eingesetzt wird;

Fig. 7 ein Schaltungsdiagramm, das ein anderes Beispiel der niveaudetektierenden Schaltung zeigt;

Fig. 8, 9 und 10 Schaltungsdiagramme, die un terschiedliche Beispiele der Verschaltung in dem Fall zeigen, in dem eine Vielzahl von Lichtschranken einrichtungen eingesetzt werden;

Fig. 11 eine schematische Ansicht, die den Aufbau des gesamten Systems entsprechend einem Beispiel für den Fall zeigt, in dem die vorliegende Erfindung angewendet wird auf einen automatischen, chemischen Analyse apparat;

Fig. 12 ein Flußdiagramm, das beispielhaft den Testablauf einer erfindungsgemäßen Testvorrichtung zeigt.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert.

Fig. 1A ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In einer Lichtschranke 1, die ein lichtemittierendes Element 2, wie z. B. eine lichtemittierende Diode, und ein lichtempfangendes Element 3, wie z. B. einen Phototransistor, in Kombination enthält, wird ein Ausgangssignal des lichtempfangenden Elements 3 entnommen durch einen strom/spannungsumwandelnden Widerstand 6 als eine Spannung, die einer Stromänderung zugeordnet ist, die der Lichtmenge entspricht, die auf das lichtempfangende Element 3 auftrifft. Diese Spannung und eine Referenzspannung 7 werden miteinander durch dem Komparator 8 verglichen, der selbst ein digitales Signal erzeugt, das EIN- und AUS-Werte enthält. Das digitale oder EIN/AUS-Signal wird einer CPU 18 (als Einstelleinrichtung für die emittierte Lichtmenge und Abnormitäten- Detektionseinrichtung) über ein Gatter 15 und eine Ein gangsschnittstelle 17 zugeführt. Ein Speicher 18A und eine Anzeige 18B sind mit der CPU 18 verbunden. Wenn die optische Achse des lichtemittierenden Elements 2 und die optische Achse des lichtemittierenden Elements 3 zueinander ausgerichtet sind, und zwar mit einem Zwischenraum, der zwischen dem lichtemittierenden Element 2 und dem lichtempfangenden Element 3 vorgesehen ist, und wenn eine Detektorplatte 4, die das Licht auffängt, so angeordnet ist, daß sie hinein in und heraus aus dem Zwischenraum geht, kann das EIN/AUS- Digitalsignal, das von der auf dem lichtempfangenden Element 3 auftreffenden Lichtmenge abhängig ist, als ein Signal zum Entscheiden verwendet werden, ob die Detektorplatte 4 in einer Position auf der optischen Achse oder auf einer Position außerhalb der optischen Achse ist. Für solch eine Positionsdetektion sind eine Stromsteuerschaltung 9 und ein Widerstand 13 mit einer Leitung zur Stromversorgung für das lichtemittierende Element 2 verbunden, wobei der Widerstand einen Wert hat, mit dem ein Nennstrom eingestellt wird, der das lichtemittierende Element 2 dazu veranlaßt, Licht zu emittieren (im ausreichenden Maße), um das lichtempfangende Element 3 in einem anfänglichen Normalzustand zu sättigen. Die Stromsteuerschaltung 9 ist so ausgelegt, daß ein durch das lichtemittierende Element 2 fließender Strom auf einen anfänglichen (oder initialisierten) Nennwert eingestellt werden kann, auf einen Wert von ca. Null, und einen Wert, der etwas kleiner ist als der anfängliche Nennwert. Der anfängliche Nennwert ist ein Stromwert, der beim gewöhnlichen Einsatz oder Betrieb der Lichtschranke 1 eingesetzt wird, oder ein Stromwert mit dem, und zwar bei einem anfänglichen Normalzustand der Lichtschranke 1 und wenn die Detektorplatte 4 in einer Lage ist, bei der Licht von dem lichtemittierenden Element 2 auf das lichtempfangende Element 3 auftrifft, das lichtemittierende Element 2 die Lichtmenge emittiert, mit der das lichtempfangende Element 3 im ausreichenden Maße gesättigt werden kann und mit der das lichtempfangende Element 3 einen Ausgangswert hat, der es ermöglicht, mit einer ausreichenden Toleranz zu detektieren, ob die Detektorplatte 4 in einer Postion ist, bei der das Licht von dem lichtemittierenden Element 2 auf das lichtempfangende Element 3 auftrifft. Der Wert von ca. Null ist Null oder ein kleiner Stromwert, bei dem das lichtemittierende Element 2 nur die Lichtmenge emittiert, für die das lichtempfangende Element 3 nicht empfindlich ist. Der Wert, der etwas kleiner als der anfängliche Nennwert ist, entspricht dem Ausgangsniveau des lichtempfangenden Elements 3, bei dem das Nichtauftreffen von Licht auf das lichtempfangende Element 3 z. B. auf Grund von Verschmutzungen detektiert werden wird, auch wenn das lichtemittierende Element 2 mit dem anfänglichen Nennstromwert betrieben wird.

Indem es möglich gemacht wird, den Stromwert des lichtemittierenden Elements 2, wie oben erwähnt, zu verändern, kann das Fortschreiten jeder Verschlechterung bzw. Beeinträchtigung der Lichtschranke 1 aufgrund von Verschmutzungen oder ähnlichem beurteilt werden, bevor das System insgesamt unwirksam wird. Deshalb kann das Anhalten des Systems, das sich ansonsten ergeben würde, verhindert werden, indem eine notwendige Wartung bewirkt wird. Die Stromsteuerschaltung 9 enthält eine Parallelschaltung eines Nennstrom- Transistors 10, der direkt mit dem Widerstand 13 verbunden ist, und eines Prüfstrom-Transistors 11, der mit dem Widerstand 13 über einen Widerstand 12 verbunden und vorgesehen ist zum Zuführen eines verminderten Prüfstroms. Die Basis des Transistors 10 und die Basis des Transistors 11 sind jeweils mit Eingangswiderständen 14 verbunden, von denen jeder einen Wert hat, der ausgewählt ist, um einen Basisstrom zu liefern, der notwendig und ausreichend ist, den Transistor 10 bzw. den Transistor 11 zu sättigen, um sie einzuschalten, wenn der Ausgang des Gatters 15 auf einem hohen Wert ist. Die CPU 18 bestimmt den niedrigen oder den hohen Wert des Ausgangs von Gatter 15 über eine Ausgangsschnittstelle 16, um zu bestimmen, wie jeweils der Nennstrom-Transistor 10 und der Prüfstrom-Transistor 11 ein- oder auszuschalten ist.

Wenn der Transistor 10 für den Nennstrom eingeschaltet wird, fließt ein Strom I von einer Stromquelle mit der Spannung V_C gegenüber Masse (GND) durch das lichtemittierende Element 2 und durch den Widerstand 13. Vorausgesetzt, daß ein Spannungsabfall an dem lichtemittierenden Element 2, ein Spannungsabfall am Transistor 10 für den Nennstrom und der Wert des Widerstands 13 jeweils V_L, V_t10 und R₁₃ sind, wird der Strom I angegeben durch

Vorausgesetzt, daß ein Spannungsabfall an dem lichtempfangenden Element 3 bei normalem Betrieb V_D ist, bei dem das lichtemittierende Element 2 bestromt oder erregt wird zur Lichtemission mit solch einem Strom I, beträgt die Ein gangsspannung am Komparator 8 V_C-V_D bei einer Licht- oder Helligkeitsbedingung und ca. Null bei einer Dunkelheitsbedingung. Damit die Helligkeits- oder Dunkelheitsbedingung in einen EIN/AUS-Ausgang des Komparators 8 umgesetzt werden kann, d. h., ob die Detektorplatte 4 in der Lichtauffangposition ist oder nicht, wird deshalb der Wert V_ref der Referenzspannung 7 auf ca. (V_c-V_D)/2 eingestellt, wobei ein Span nungsbetrag, eine Toleranz usw. in Betracht gezogen werden. Für gewöhnlich wird V_ref auf ca. 2,2 V eingestellt, da V_C 5 V beträgt und V_D ca. 0,6 V beträgt.

Auch wenn die Detektorplatte 4 nicht in einer Postion ist, in der sie Licht von dem lichtemittierenden Element 2 abfängt, kann jedoch die Eingangsspannung am Komparator 8 erniedrigt werden aufgrund der Abnahme der Lichtmenge, die von dem lichtemittierenden Element 2 emittiert wird, aufgrund der Erhöhung V_D, die sich aus der Verschlechterung des lichtempfangenden Elements 3 ergibt, aufgrund der Abnahme der Lichtmenge, die sich aus Verschmutzungen auf der lichtemittierenden Oberfläche des lichtemittierenden Elements oder die lichtempfangenden Oberfläche des lichtempfangenden Elements 3 oder ähnlichem ergibt. Wenn die Eingangsspannung am Komparator 8 letztendlich auf einen Wert nicht größer als V_ref erniedrigt wird, wird die Detektion der Position der Detektorplatte 4 unmöglich. Dementsprechend wird zu jedem Zeitpunkt, bevor eine solche Situation eintritt, und wenn ein normaler Betrieb möglich ist, der Nennstrom-Transistor 10 ausgeschaltet und der Prüfstrom-Transistor 11 eingeschaltet, so daß der Strom des lichtemittierenden Elements 2 auf einen Wert reduziert wird von

(V_T11 ist der Spannungsabfall am Prüfstrom-Transistor 11 und ca. gleich V_T10 und R₁₂ ist ein Wert des Widerstands 12), wodurch die Lichtmenge erniedrigt wird, die von dem lichtemittierenden Element 2 emittiert wird, um V_D zu erhöhen, und deshalb den Wert der Eingangsspannung für den Komparator 8 zu erniedrigen. In diesem Fall, wenn die Verschlechterung der Lichtschranke 1 so groß ist, daß die Eingangsspannung für den Komparator 8 kleiner ist als V_ref wird, kann diese Toleranzüberschreitung durch den Ausgang des Komparators 8 beurteilt werden. Auf der anderen Seite, wenn die Eingangsspannung für den Komparator 8 höher als V_ref ist, beurteilt der Ausgang des Komparators die Toleranz so, als wäre sie noch vorhanden.

Im Fall, wo sowohl der Transistor 10 als auch der Transistor 11 ausgeschaltet sind, fließt kein Strom durch das lichtemittierende Element 2 und deshalb ist das lichtempfangende Element 3 ausgeschaltet. Deshalb kann das Vorkommen einer Beeinträchtigung auf der Seite des lichtempfangenden Elements in einem Kurzschlußfall auch erkannt werden.

Wenn die Erkennung eines Kurzschlusses nicht notwendig ist, kann auf den Transistor 11 verzichtet werden und der Widerstand 12 liegt auf der Masse, wie in Fig. 1B gezeigt wird. In diesem Fall kann eine Toleranzüberschreitung durch das EIN/AUS- Schalten des Transistors 10 erkannt werden.

Die Stromsteuerschaltung 9 kann einen Aufbau, wie in Fig. 1C gezeigt, haben, in dem eine Serienschaltung eines Transistors 10′ und eines Widerstands 13′ und eine Serienschaltung eines Transistors 11′ und eines Widerstands 12′ parallel miteinander verbunden sind. In diesem Fall, wenn die Transistoren 10′ und 11′ beide eingeschaltet sind, fließt ein Nennstrom durch das lichtemittierende Element 2. Wenn die Transistoren 10′ und 11′ beide ausgeschaltet sind, ist die Beurteilung bzw. Erkennung des Kurzschlußabfalls möglich. Wenn nur der Transistor 10′ eingeschaltet ist, fließt ein Strom gleich 2/3 des Nennstroms durch das lichtemittierende Element 2; wenn nur der Transistor 11′ eingeschaltet ist, fließt ein Strom gleich 1/3 des Nennstroms durch das lichtemittierende Element 2. Im Fall, wenn nur der Transistor 11′ eingeschaltet ist, kann eine relativ große Toleranz überprüft werden. Wenn eine Abnormität durch diese Überprüfung festgestellt wird, ist es möglich, zu erkennen, daß eine Reparatur in einigen Tagen erforderlich sein wird. Wenn eine Abnormität in dem Fall festgestellt wird, wo nur der Transistor 10′ eingeschaltet ist, ist es möglich, zu erkennen, daß eine dringliche Reparatur notwendig ist.

Viele Änderungen können in der Schaltung Fig. 1A vorgenommen werden. Z. B. kann eine ähnliche Wirkung erreicht werden, auch wenn ein Ausgangsanschluß des lichtempfangenden Elements 3, wie in Fig. 2 gezeigt, abgeändert wird. In diesem Fall ist der Widerstand 6 in der niveaudetektierenden Schaltung (Vergleichseinrichtung) 5 mit V_C verbunden. Des weiteren kann ein ähnlicher Effekt erhalten werden, sogar wenn die Verbindung des lichtemittierenden Elements 2 und der Strom steuerschaltung 9 gegeneinander ausgewechselt werden (Fig. 3).

Fig. 4 zeigt ein Beispiel, in dem die Stromsteuerschaltung 9 durch einen D/A-Wandler 19 und einen Stromsteuertransistor 20 aufgebaut ist. Mit so einem Aufbau kann ein ähnlicher Effekt, wie der oben erwähnte, erhalten werden, indem ein Basisstrom, notwendig für die Sättigung des Stromsteuertransistors 20, durch den D/A-Wandler 19 bei gewöhnlichem Betrieb erzeugt wird, wohingegen der Basisstrom auf bei einem Prüfbetrieb einen für das Prüfen notwendigen Wert abgesenkt wird.

Steuerung oder Einstellung auf einen Strom bei einem gewöhnlichen Betrieb und auf einen Strom bei dem Prüfbetrieb kann auch durch einen Aufbau, wie er in Fig. 5 gezeigt ist, realisiert werden, wo ein Stromwertrückkopplungsabschnitt 24 vorgesehen ist. Er besteht aus einem Widerstand 23 zum Überwachen des durch das lichtemittierende Element 2 fließenden Stromes und aus einer Stromwertrückkoppelschaltung 22 zum Verstärken des überwachten Stromes. Ein Ausgangssignal des Stromwertrückkoppelabschnitts 24 wird zur Basisstrom steuereinheit 21 rückgekoppelt.

Die Transistoren 10, 11, 10′, 11′ und 20 können FET′s sein. Der Positionsdetektor einer Lichtschranke 28 kann vom Reflexionstyp sein, wie in Fig. 6 gezeigt, in dem Licht vom lichtemittierenden Element 2 durch eine Detektorplatte 29 vom Reflexionstyp reflektiert wird, und das reflektierte Licht läßt man auf das lichtempfangende Element 3 auftreffen. Wie in Fig. 7 gezeigt wird, kann die Referenzspannung 7 der Niveaufeststellungsschaltung 5 erzeugt werden, indem die Stromversorgungsspannung V_C durch die Widerstände 25 und 26 geteilt wird und eine Hysterese-Charakteristik kann für die Niveaufeststellungsschaltung 5 durch einen Hysterese-Widerstand 27 erzeugt werden.

Fig. 8 zeigt ein Beispiel einer Verbindung für den Fall, wo eine Vielzahl von Lichtschranken eingesetzt wird. In dem bezeichneten Beispiel werden die lichtemittierenden Elemente 2 in einer Vielzahl von parallel verbundenen Lichtschranken 1 gleichzeitig durch eine Stromsteuerschaltung 9 in einem einzigen Stromversorgungssystem gesteuert, wodurch die Anzahl von erforderlichen Schaltungen verringert wird und der Steuerbetrieb vereinfacht wird. So ein Aufbau hat die Wirkung, daß das Prüfen der Vielzahl von Lichtunterbrechern 1 einfach gemacht werden kann.

Die lichtemittierenden Elemente 2 können miteinander, wie in Fig. 9 gezeigt, in Serie verbunden sein. In diesem Fall reicht nur ein Widerstand 13 aus. Weiterhin gibt es die Wirkung, daß die selben Ströme durch alle lichtemittierenden Elemente 2 fließen. In dem Fall, wo der Aufbau nach Fig. 9 in einem System eingesetzt wird, in dem eine Vielzahl von Lichtschranken 1 eng zueinander angeordnet sind, ergibt sich zudem die Wirkung, daß nur zwei Leitungen bzw. Drähte für die lichtemittierenden Elemente 2 erforderlich sind, unabhängig von der Anzahl der Lichtschranken.

Fig. 10 zeigt eine Schaltung, in der eine Vielzahl von parallel verbundenen Lichtschranken unter Verwendung der Stromsteuerschaltung 9 nach Fig. 1C betrieben wird.

In jeder Schaltung nach Fig. 8 bis 10 Emittierschaltungen des lichtempfangenden Elements 3 in den Lichtschranken mit der CPU 18 über die jeweiligen Niveaufeststellschaltungen 5 und die Eingangsschnittstelle 17, wie in Fig. 1A gezeigt, verbunden. Deshalb kann die CPU 18 unterscheiden, welche der Lichtschranken eine Beeinträchtigung aufweist.

Fig. 11 zeigt ein System, in dem Lichtschranken 1 an verschiedenen Stellen in einem automatischen chemischen Analyseapparat angeordnet sind und jede der Detektorplatten 4 wird durch ein Stellglied bewegt, das aus der Kombination eines Motors 31 und einer Motorsteuerung (M. C.) 30 zusammengesetzt ist. In diesem System gibt die CPU 18 einen Befehl an die Motorsteuereinheit 30 in Übereinstimmung mit einem in einem Speicher 18A gespeicherten Programm aus. Jeder Motor 31 wird durch die Motorsteuereinheit 30 gesteuert, um die entsprechende Detektorplatte 4 zu bewegen. Jede Lichtschranke 1 detektiert die Bewegung der zugeordneten Detektorplatte 4 bis zu einer vorgegebenen Position, um ein Detektionssignal zur CPU 18 über eine Niveaufeststellschaltung 5 und eine Eingangsschnittstelle 17 zu senden. Die CPU 18 detektiert das gesendete Detektionssignal, um einen Befehl zum Anhalten der zugeordneten Detektorplatte usw. aus zugeben.

Ein Programm zum Überprüfen der Lichtschranken ist im Speicher 18A der Testvorrichtung gespeichert. Eine Erläuterung des Betriebs gemäß dem Lichtschranken- Testprogramm wird nachfolgend mittels der Fig. 11 und 12 abgegeben.

Die CPU 18 startet das Lichtschranken-Testprogramm mit Einschalten der Versorgung oder mit Ausführen eines spezifizierten Befehls. Zuerst legt die CPU 18 Nennströme an die lichtemittierenden Elemente in allen Lichtschranken 1 über eine Ausgangsschnittstelle 16 (beim Schritt 41) an und überprüft den Status oder den Zustand des lichtempfangenden Elements in jeder Lichtschranke 1 über die Eingangs schnittstelle 17 (bei Schritt 42). Bei Schritt 43 wird entschieden, ob alle Lichtschranken 1 in ihrem Lichtempfangs-Zustand sind oder nicht. Wenn die Entscheidung in Schritt 43 NEIN ist, wird die Detektorplatte, die der Lichtschranke zugeordnet ist, die nicht in dem Lichtempfangs-Zustand ist, von der Motorsteuereinheit 30 und dem zugehörigen Motor 31 angetrieben, um sie in den Lichtempfangs-Zustand (bei Schritt 44) zu bringen. Wenn auf der anderen Seite die Entscheidung bei Schritt 43 JA ist, wird der Schritt 44 übersprungen, da alle Lichtempfangs- Elemente in ihrem Lichtempfangs-Zustand sind.

Als nächstes wird ein Prüfstrom, der kleiner als der Nennstrom ist, jedem lichtemittierenden Element (bei Schritt 45) zugeführt und dort wird die Überprüfung ausgeführt, ob jedes Lichtempfangs-Element einen Lichtempfangs-Zustand (bei Schritt 46) detektieren kann. Ob alle Lichtunterbrecher normal sind oder nicht, wird bei Schritt 47 in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Überprüfung bei Schritt 46 beurteilt. Wenn die Beurteilung bei Schritt 47 JA ist, wird auf die Anzeige 18B bei Schritt 48 "normal" angezeigt, wodurch die Ausführung des Lichtschranken-Testprogramms beendet ist. Auf der anderen Seite, wenn die Beurteilung bei Schritt 47 NEIN ist, wird die Identifizierungsnummer der abnormalen Lichtschranke im Speicher 18A bei Schritt 49 gespeichert und das Vorliegen einer abnormalen Lichtschranke und deren Identifizierungsnummer werden auf der Anzeige 18B bei Schritt 50 angezeigt, wodurch die Ausführung des Programms beendet wird.

Eine Alarmvorrichtung, wie z. B. ein Summer oder eine Lampe, kann verwendet werden anstelle der Anzeige 18B. In diesem Fall wird ein Alarm ausgegeben bei Schritt 50, wenn eine abnormale Lichtschranke vorhanden ist.

Wie oben erwähnt worden ist, kann die Toleranz der Lichtschranke 1 vor dem Einsatz des Systems selbst überprüft werden. Als Ergebnis kann die Zuverlässigkeit des Systems verbessert werden. Auch kann, weil die Anzeige oder der Alarm betreffend dem Mangel an Toleranz abgegeben wird, bevor das System ausfällt, eine geeignete Wartung ausgeführt werden, wodurch ein Systemsabschalten vermieden wird, das sich aus der Schlechtfunktion der Lichtschranke 1 aufgrund einer Verschlechterung des Detektionsniveaus ergibt.

In den vorhergehenden Ausführungsformen ist es möglich, da die Verminderung der Toleranz des Detektionsniveaus der Lichtschrnake erkannt werden kann, bevor das Detektionsniveau in einem Maße verschlechtert ist, daß die Lichtschranke unwirksam wird, die Notwendigkeit einer Wartung während einer Zeit zu erkennen, in der das System in Betrieb ist. Als Ergebnis kann der Nachteil vermieden werden, daß das Detektionsniveau der Lichtschranke 1 verschlechtert wird in einem Ausmaß, daß die Lichtschranke unwirksam wird.

Die vorhergehende Erläuterung bezog sich auf eine Lichtschranke. Die vorliegende Erfindung ist jedoch genauso anwendbar auf eine Lichtschranke, die eine Detektorplatte nicht verwendet, z. B. eine Lichtschranke, in der Licht, das auf der Seite des lichtemittierenden Elements moduliert wird, von einem lichtempfangenden Element empfangen wird, um in ein elektrisches Signal umgewandelt zu werden. In diesem Fall werden die Schritte 41 bis 44 in das Flußdiagramm nach Fig. 12 weggelassen und das Testen der Lichtschranke wird durch die Ausführung der Schritte 45 bis 50 vollzogen.

Claims

1. Testvorrichtung für Lichtschrankeneinrichtungen, mit

- mindestens einer Lichtschranke (1), die ein lichtemittierendes Element (2) aufweist, dessen emittierte Lichtmenge sich in Übereinstimmung mit dem Wert des Stromes ändert, der durch das lichtemittierende Element (2) fließt, und ein lichtempfangendes Element (3) aufweist, welches das Licht von dem emittierenden Element (2) unter Umwandlung in ein elektrisches Signal entsprechend der empfangenden Lichtmenge empfängt,
- einer Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18), die den durch das lichtemittierende Element (2) fließenden Strom zum Testen auf einen Prüfstromwert einstellt,
- einer Stromsteuereinrichtung (9) zum Steuern des durch das lichtemittierende Element (2) fließenden Stromes auf der Basis des Prüfstromwertes, der durch die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eingestellt ist,
- einer Einrichtung (7; 25, 26) zum Erzeugen eines Referenzsignals, und
- einer Detektionseinrichtung (5, 17, 18), die eine Komparatoreinrichtung (5, 17) aufweist, die das elektrische Signal von dem lichtempfindlichen Element (3) mit dem Referenzsignal vergleicht,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Detektoreinrichtung (5, 17, 18) ein Alarmsignal erzeugt, wenn das elektrische Signal kleiner ist als das Referenzsignal, und eine Anzeigeeinrichtung (18, 18B) umfaßt, die bei Vorliegen des Alarmsignals einen Alarmzustand anzeigt.

2. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durch die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eingestellte Prüfstrom kleiner ist als ein Nennstsrom, der dem lichtemittierenden Element (2) zuzuführen ist, wenn die Lichtschrankeneinrichtung normal arbeitet.

3. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Lichtschrankeneinrichtungen (1) vorgesehen ist, deren lichtemittierende Elemente (2) in Serie oder parallel miteinander verbunden sind, und daß die Stromsteuereinrichtung (9) die durch die lichtemittierenden Elemente (2) fließenden Ströme auf der Basis des Stromwertes steuert, der durch die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eingestellt ist.

4. Testvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung (5, 17, 18) eine Vielzahl von Komparationseinrichtungen (5, 17) und Anzeigeeinrichtungen (18, 18B) aufweist.

5. Testvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinrichtung (5, 17, 18) weiterhin eine Einrichtung (17, 18) zum Detektieren der Lichtschrankeneinrichtung enthält, bei der der Alarmzustand aufgetreten ist, und zwar auf der Basis der Alarmsignale.

6. Testvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (18, 18B) eine Anzeige (18B) zur Identifizierung der Lichtschrankeneinrichtung aufweist, bei der der Alarmzustand aufgetreten ist.

7. Testvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (9) eine erste Schaltung mit einem ersten Schaltelement (10; 10′) aufweist, durch das dem lichtemittierenden Element (2) ein erster Strom zugeführt wird, und eine zweite Schaltung (12; 12′) zum Zuführen eines zweiten Stromes zu dem lichtemittierenden Element (2) aufweist.

8. Testvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung ein zweites Schaltelement (11; 11′) zum Durchlassen und Abschalten des zweiten Stromes hat.

9. Testvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eine Einrichtung zum Ein- und Ausschalten des ersten Schaltelementes (10; 10′) enthält.

10. Testvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eine Einrichtung zum Ein-und Ausschalten des ersten Schaltelementes (10; 10′) und des zweiten Schaltelementes (11; 11′) aufweist.

11. Testvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Strom der Nennstrom und der zweite Strom der Prüfstrom ist.

12. Testvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromeinstelleinrichtung (15, 16, 18) eine erste Einrichtung zum simultanen Einschalten des ersten und des zweiten Schaltelementes unter Zuführung des Nennstromes zu dem lichtemittierenden Element (2), eine zweite Einrichtung zum Einschalten des esten Schaltelementes unter Zuführung eines ersten Prüfstromes zu dem lichtemittierenden Element (2), eine dritte Einrichtung zum Einschalten des zweiten Elementes unter Zuführung eines zweiten Prüfstromes zu dem lichtemittierenden Element (2) und eine vierte Einrichtung zum simultanen Ausschalten des ersten und des zweiten Schaltelementes aufweist, so daß im wesentlichen kein Strom durch das lichtemittierende Element (2) fließt.