DE3836792C2 - - Google Patents
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- DE3836792C2 DE3836792C2 DE3836792A DE3836792A DE3836792C2 DE 3836792 C2 DE3836792 C2 DE 3836792C2 DE 3836792 A DE3836792 A DE 3836792A DE 3836792 A DE3836792 A DE 3836792A DE 3836792 C2 DE3836792 C2 DE 3836792C2
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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 VC
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 VL, Vt10 und R₁₃ sind, wird der
Strom I angegeben durch
Vorausgesetzt, daß ein Spannungsabfall an dem lichtempfangenden
Element 3 bei normalem Betrieb VD 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 VC-VD 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 Vref der Referenzspannung
7 auf ca. (Vc-VD)/2 eingestellt, wobei ein Span
nungsbetrag, eine Toleranz usw. in Betracht gezogen werden.
Für gewöhnlich wird Vref auf ca. 2,2 V eingestellt, da VC 5 V
beträgt und VD 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 VD, 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 Vref 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
(VT11 ist der Spannungsabfall am Prüfstrom-Transistor 11
und ca. gleich VT10 und R₁₂ ist ein Wert des Widerstands
12), wodurch die Lichtmenge erniedrigt wird, die von dem
lichtemittierenden Element 2 emittiert wird, um VD
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 Vref
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 Vref 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 VC 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 VC 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 (13)
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.
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.
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