DE4345506B4

DE4345506B4 - Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung

Info

Publication number: DE4345506B4
Application number: DE4345506A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dr. Krökel; Andreas Dr.-Ing. Schiff
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-09-07
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2013-09-08

Abstract

Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung, insbesondere bei optischen Näherungsschaltern, mit Hilfe eines eine optische Pulsfolge (1) aussendenden optischen Senders, eines ein Meßsignal (2) ausgebenden optischen Empfängers und einer den optischen Sender steuernden und das Meßsignal (2) auswertenden Steuer- und Auswerteeinheit, bei welchem das Meßsignal (2) des optischen Empfängers aus der Überlagerung eines ständig ausgegebenen Störuntergrundes (4) und eines beim Empfang eines optischen Pulses (5) ausgegebenen Meßpulses (6) besteht, das Meßsignal (2) des optischen Empfängers in einem Signalintervall (8) während des Meßpulses (6) und in mindestens einem Untergrundintervall (9) außerhalb des Meßpulses (6) von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet und die Auswertung vor und nach den Signalintervallen (8) und den Untergrundintervallen (9) durch Abstandsintervalle (11, 12) unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge (1) in einem vorgegebenen Bereich um 10 bis 20 % um eine mittlere Pulsfrequenz zufällig variiert wird oder/und die Abstandsintervalle (11, 12) in einem vorgegebenen...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung, insbesondere bei optischen Näherungsschaltern, mit Hilfe eines eine optische Pulsfolge aussendenden optischen Senders, eines ein Meßsignal ausgebenden optischen Empfängers und einer den optischen Sender steuernden und das Meßsignal auswertenden Steuer- und Auswerteeinheit, bei welchem das Meßsignal des optischen Empfängers aus der Überlagerung eines ständig ausgegebenen Störuntergrundes und eines beim Empfang eines optischen Pulses ausgegebenen Meßpulses besteht, das Meßsignal des optischen Empfängers in einem Signalintervall während eines Meßpulses und in mindestens einem Untergrundintervall außerhalb des Meßpulses von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet und die Auswertung vor und nach den Signalintervallen und den Untergrundintervallen durch Abstandsintervalle unterbrochen wird.
Optische Näherungsschalter, die nach dem geschilderten Pulsverfahren arbeiten, werden üblicherweise in drei Kategorien unterteilt. Man unterscheidet zum einen zwischen optischen Näherungsschaltern, die den Nachweis eines Objektes über das Ausbleiben von an einem Reflektor reflektierten optischen Pulsen nachweisen, den sog. Reflexlichtschranken, und optischen Näherungsschaltern, die den Nachweis eines Objektes gerade über die Reflexion sonst nicht reflektierter optischer Pulse an dem nachzuweisenden Objekt nachweisen, den sog. Reflexlichttastern. Zum anderen spricht man bei optischen Näherungsschaltern, bei denen im Gegensatz zu den Reflexlichtschranken und Reflexlichttastern der optische Sender und der optische Empfänger getrennt angeordnet sind, von sog. Einweglichtschranken. Bei diesen Einweglichtschranken erfolgt der Nachweis eines angenäherten Objektes naturgemäß über das Ausbleiben eines oder mehrerer optischer Pulse – insofern analog zu den Reflexlichtschranken.
Die derzeit bekannten optischen Näherungsschalter arbeiten überwiegend nach dem sog. Impulsverfahren. Bei diesem Impulsverfahren sendet der optische Sender einen kurzen, intensiven Lichtpuls von typischerweise 10 μs bis 20 μs Länge aus. Danach folgt eine Pause von gängigerweise etwa 500 μs Länge. Um Störungen zu unterdrücken, wird bei Reflexlichttastern und Reflexlichtschranken während der Pause zwischen zwei optischen Pulsen oder bei Einweglichtschranken während eines Teils dieser Pause der Empfang weiterer Signale verhindert, – man spricht hierbei von der sog. Störaustastung.
Die Anforderungen an moderne optische Näherungsschalter lauten heute im wesentlichen, eine höhere Schaltfrequenz bei gleichbleibender oder sogar erhöhter Empfindlichkeit zu gewährleisten.

Um diesen Anforderungen nachzukommen, sind verschiedene Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung vorgeschlagen worden, – vgl. z. B. die DE 35 30 011 C2 . Die Ursache des dem Meßsignal überlagerten Störuntergrundes können vielfältiger Natur sein. Zum einen werden Störungen von Fremdlicht verursacht und in diesem Fall über den optischen Empfänger in den optischen Näherungsschalter eingekoppelt. Es können jedoch auch andere Effekte eine Rolle spielen, z. B. Einschaltimpulse anderer Geräte, Netzbrummen oder ähnliche Effekte, welche dann kapazitiv, induktiv oder galvanisch in den elektronischen Aufbau des optischen Näherungsschalters eingekoppelt werden.

Insbesondere niederfrequente Störungen haben wegen des bekannten 1/f-Abfalls im Rauschspektrum einen hohen Anteil. Eine Unterdrückung dieser Störungen wäre nur mit Mittelungszeiten möglich, die eine erheblich niedrigere Zeitkonstante haben als die Störung selber. Eine solche Mittelung wäre also mit einer krassen Senkung der Schaltfrequenz des optischen Näherungsschalters verbunden, was selbstverständlich nicht erwünscht ist.

Die DE 35 30 011 C2 offenbart ein Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung. Bei diesem Verfahren sollen speziell die Einflüsse von Störlicht kompensiert werden. Zu diesem Zweck wird kurz vor dem Auftreten jedes Meßpulses das zu dieser Zeit vorhandene Störlichtsignal gespeichert. Bei Auftreten des Meßpulses wird anschließend das in diesem Zeitpunkt vorhandene, aus Störlichtsignal und Meßpuls bestehende Signal wiederum gespeichert. Die Intensität des eigentlichen Meßpulses erhält man anschließend dadurch, daß die gespeicherten Signale voneinander subtrahiert werden.

Dieses Verfahren weist einige wesentliche Defizite auf. Zum einen macht es wegen der kurz aufeinanderfolgenden Messungen für eine Eingangsverstärkerstufe des optischen Näherungsschalters eine hohe Bandbreite erforderlich, die wiederum den optischen Näherungsschalter für hochfrequente Störungen wie Einschaltimpulse oder

Funkstörungen empfindlich macht. Zum anderen ist das in der DE 35 30 011 C2 beschriebene Verfahren nicht für den Einsatz in Einweglichtschranken geeignet, da dort eine Synchronisation der Aufnahme des Störuntergrundes auf den Meßpuls sehr aufwendig ist. Weiter treten gerade in der Nähe der optischen Pulse bzw. der Meßpulse verstärkt systematische Störanteile im Störuntergrund auf, die in dem Schaltpuls zum Aussenden des optischen Pulses ihre Ursache haben.

Das eingangs beschriebene Verfahren, von dem die Erfindung ausgeht, ist aus der DE 41 41 469 A1 bekannt. Dabei ist es auch bekannt, die Abstandsintervalle in einem vorgegebenen Bereich zu variieren; dies soll jedoch systematisch erfolgen, nämlich regelmäßig ( DE 41 41 469 A1 , Spalte 3, Zeilen 14 bis 18).

Ausgehend von dem zuvor beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das bekannte Verfahren bezüglich der Störunterdrückung zu verbessern.

Die zuvor beschriebene Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge in einem vorgegebenen Bereich um ungefähr 10 bis 20 % um eine mittlere Pulsfrequenz zufällig variiert wird oder/und die Abstandsintervalle in einem vorgegebenen Bereich zufällig variiert werden. Dadurch wird die Störunterdrückung gegenüber dem Stand der Technik nochmals verbessert, weil es praktisch ausgeschlossen ist, daß die Störsignalfrequenz in ihrer Änderung genau der Änderung erfolgt, mit der erfindungsgemäß die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge oder/und die Abstandsintervalle zufällig variiert werden.

Im folgenden wird beispielhaft der Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert, abschließend werden anhand zweier Zeichnungen zwei beispielhafte Vorrichtungen zur Verwirklichung des Verfahrens beschrieben; es zeigt
1 einen Sende-, Meß- und Auswerteablauf eines aus dem Stand der Technik bekannten Verfahrens,
2 den Sende-, Meß- und Auswerteablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere für Reflexlichtschranken,
3 den Sende-, Meß- und Auswerteablauf einer ersten besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
4 den Sende-, Meß- und Auswerteablauf einer zweiten besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
5 den Sende-, Meß- und Auswerteablauf einer dritten besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
6 den Sende-, Meß- und Auswerteablauf einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens, insbesondere für Einweglichtschranken,
7 ein Blockschaltbild mit Sende-, Meß- und Auswerteablauf eines Reflexlichtschalters nach einem erfindungsgemäßen Verfahren und
8 ein Blockschaltbild mit Sende-, Meß- und Auswerteablauf einer Einweglichtschranke nach einem erfindungsgemäßen Verfahren.
In 1 dargestellt ist einerseits das bekannte Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung nach der DE 35 30 011 C2 für Reflexlichtschranken bzw. Reflexlichttaster in Form des Sende-, Meß- und Auswerteablaufs, andererseits ein ebenfalls bekanntes Verfahren zur Anwendung in Einweglichtschranken. In 1 symbolisiert der erste Graph eine optische Pulsfolge 1 eines optischen Senders. Der zweite Graph zeigt das Meßsignal 2, wie es von einem optischen Empfänger geliefert wird. Dieses Meßsignal 2 wird dann in einer Steuer- und Auswerteeinheit, welche gleichzeitig den optischen Sender steuert, durch den im dritten Graphen dargestellten Auswerteablauf 3 ausgewertet. Wie man ohne weiteres erkennt, findet man in dem Meßsignal 2 des optischen Empfängers neben einem ständig vorhandenen Störuntergrund 4 den optischen Pulsen 5 korrespondierende Meßpulse 6. Der Störuntergrund 4 weist neben statistischen Einflüssen auch systematische Störpulse 7 auf. Diese Störpulse 7 sind in 1 in unmittelbarer Nähe der Meßpulse 6 dargestellt, wobei es einer allgemeinen Erfahrungstatsache entspricht, daß das Aussenden bzw. der Empfang der optischen Pulse 5 häufig eine elektronische Störung mit einem gewissen Zeitverzug nach sich zieht. Nach dem Auswerteablauf 3 des bekannten Verfahrens wird der Störuntergrund 4 in unmittelbarer Umgebung des Meßpulses 6 von eben diesem Meßpuls 6 subtrahiert. Hierzu wird in einem Signalintervall 8 das Meßsignal 2 während des Meßpulses 6 gespeichert und jeweils vorher und nachher während eines Untergrundintervalles 9 der Störuntergrund 4 gespeichert. Die '+'- bzw. '–'-Zeichen symbolisieren eine Integration der während der Signalintervalle 8 und der Untergrundintervalle 9 gespeicherten Werte über mehrere Perioden der optischen Pulsfolge 1. Anhand dieses in 1 dargestellten Auswerteablaufes 3 treten die bereits genannten Probleme des bekannten Verfahrens zur Erhöhung der Störunterdrückung deutlich zutage. Besonders einsichtig ist hierbei, daß häufig in der Nachbarschaft der Meßpulse 6 auftretende Störpulse 7 die Meßgenauigkeit und damit beispielsweise auch die Schaltfrequenz negativ beeinflussen. Aufgrund der nicht zu realisierenden Synchronisation der Signalintervalle 8 mit den Untergrundintervallen 9 bei Einweglichtschranken weisen die bekannten Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung bei Einweglichtschranken einen Auswerteablauf 3 gemäß dem vierten Graphen in 1 auf. Hierbei wird das Meßsignal 2 bereits vor Empfang des optischen Pulses 5 und dem damit verbundenen Meßpuls 6 aufgenommen und ausgewertet. Die Signalintervalle 8 umfassen mithin in einem nicht genau zu bestimmenden Verhältnis Anteile des Störuntergrundes 4 in Verbindung mit den Meßpulsen 6. Mit diesem bekannten Verfahren für Einweglichtschranken kann der Störuntergrund 4 nicht eliminiert werden.
In 2 ist nunmehr das erfindungsgemäße Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung anhand seiner Sende-, Meß- und Auswerteabläufe dargestellt. Die optische Pulsfolge 1 entspricht der aus dem Stand der Technik bekannten optischen Pulsfolge mit den optischen Pulsen 5. Auch das Meßsignal 2 entspricht damit dem bereits in 1 dargestellten Meßsignal 2 mit dem ständig vorhandenen Störuntergrund 4, den Meßpulsen 6 und den Störpulsen 7. Weiter kann dem Meßsignal 2 noch ein niederfrequenter Untergrundanteil 10 – z. B. durch Netzbrummen – überlagert sein. In der vorliegenden 2 muß man sich diesen als zusätzlich dem Meßsignal 2 überlagert vorstellen. Schließlich ist im dritten Graphen in 2 der erfindungsgemäße Auswerteablauf 3 dargestellt. Es wird deutlich, daß die Auswertung vor und nach den Signalintervallen 8 und den Untergrundintervallen 9 durch Abstandsintervalle 11, 12 unterbrochen wird. Die in 2 dargestellten Abstandsintervalle 11, 12 weisen die gleiche Länge auf; dies soll jedoch nicht als Einschränkung verstanden werden. Je nachdem, in welchem Abschnitt des Meßsignals 2 sich ein systematischer Störuntergrund befin det, wird die Position des Untergrundintervalls 9 durch entsprechende Wahl der Längen der Abstandsintervalle 11, 12 verändert.
Da es bei dem Herstellungsprozeß der optischen Näherungsschalter häufig nicht möglich ist, die Lage eines systematischen Störuntergrundes im vorhinein festzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge 1 in einem vorgegebenen Bereich – vorzugsweise um ungefähr 10 bis 20 % – um eine mittlere Pulsfrequenz zu variieren. Eine solche Variation der Pulsfrequenz verbunden mit einer entsprechenden Verlängerung bzw. Verkürzung der Abstandsintervalle 11, 12 ist in 3 der Zeichnung dargestellt. Die hier gestrichelt dargestellten Pulse 13 symbolisieren die Aussendung eines optischen Pulses 5 bei unveränderter Pulsfrequenz. Entsprechend der Variation der Pulsfrequenz verändert sich im Meßsignal 2 die Lage der Meßpulse 6 und der Störpulse 7, die im hier gezeigten Beispiel für ein Meßsignal zur Verdeutlichung eine andere Lage aufweisen als in den 1 und 2. Wie man deutlich anhand der Betrachtung des Auswerteablaufs 3 erkennt, fallen die Störpulse 7 zwar teilweise mit den Untergrundintervallen 9 zusammen, dies geschieht jedoch nur in einem Bruchteil der betrachteten Fälle. Als Folge der Variation der Pulsfrequenz gehen systematische Störpulse 7 jedenfalls nur teilweise in das Meßergebnis ein. In Analogie zu dem mit dem erfindungsgemäßen Verfahren in einigen Punkten verwandten Lock-In-Verfahren heißt dies, daß die Störempfindlichkeit bei der Pulsfrequenz und Vielfachen davon erniedrigt, während sie dafür bei den Nachbarfrequenzen etwas angehoben wird.
Die einfachste Variation bestünde nun darin, die Pulsfrequenz systematisch zu variieren, also sie beispielsweise kontinuierlich durchzustimmen. Will man jedoch alle denkbaren systematischen Störpulse 7 soweit als möglich eliminieren, so ist eine unsystematische bzw. zufällige Variation der Pulsfrequenz durchzuführen.
Alternativ oder kumulativ kann neben einer Variation der Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge eine Variation der Abstandsintervalle 11, 12 in einem vorgegebenen Bereich realisiert werden. In 4 ist eine solche Variation der Abstandsintervalle 11, 12 ohne eine gleichzeitige Variation der Pulsfrequenz dargestellt. Das Ergebnis einer Variation der Abstandsintervalle 11, 12 ist hinsichtlich der Störunterdrückung im wesentlichen identisch mit der Variation der Pulsfrequenz. Jedoch bleiben andere wesentliche Ei genschaften des optischen Näherungsschalters bei einer Variation der Abstandsintervalle 11, 12, wie z. B. die maximale Schaltfrequenz, erhalten, die sich bei einer Variation der Pulsfrequenz verändern.
Die Abstandsintervalle 11, 12 können ebenso wie die Pulsfrequenz unsystematisch, also zufällig, variiert werden.
Die bislang in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verfahrens sind gemeinsam dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der optischen Pulse 5 wesentlich geringer als die Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 gewählt wird. Bei einem solchen Verfahren zur Störunterdrückung wirkt es sich besonders vorteilhaft aus, wenn die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge 1 im Vergleich zum herkömmlichen Pulsverfahren vergrößert wird – vorzugsweise auf ungefähr 5 kHz. Um gleichzeitig die Gesamtsendeleistung beizubehalten, wird parallel zur Vergrößerung der Pulsfrequenz der Sendestrom für den optischen Sender reduziert. Durch die Wahl einer hohen Pulsfrequenz kann die Abstimmung eines Hochpaßfilters, welcher das Meßsignal 2 filtert, so erfolgen, daß der Störuntergrund, welcher aufgrund des 1/f-Abfalls im Rauschspektrum bei niedrigen Frequenzen besonders stark ist – vgl. den niederfrequenten Untergrundanteil 10 in 2 – schon vor der Aufnahme des Meßsignals 2 durch die Steuer- und Auswerteeinheit stark reduziert werden.
Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren, wie auch beim verwandten Lock-In-Verfahren üblich, mit einer Rechteckmodulation betrieben werden, d. h. die Länge der optischen Pulse 5 entspricht in diesem Fall im wesentlichen der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5. Eine solche Rechteckmodulation hat den Vorteil, daß die Bandbreitenanforderung an die Elektronik geringer ist als bei der Modulation mit kurzen Pulsen. Es können außerdem relativ schmalbandige Filter eingesetzt werden, so daß auch Störungen höherer Frequenzen besser abgeblockt werden.
Bei dem bislang geschilderten Verfahren mit kurzen Pulsen ist die Pulsfrequenz durch die Auswertezeit der Steuer- und Auswerteeinheit beschränkt; sie läßt sich nicht ohne größeren Aufwand steigern. Es ist daher sinnvoll, das analoge Meßsignal 2 vor der Auswertung durch die Steuer- und Auswerteeinheit mit Hilfe eines Tiefpaßfilters zu ermitteln. Hierbei wird die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters im wesentlichen entsprechend der Länge der optischen Pulse 5 oder der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 gewählt.
Die Rechteckmodulation der optischen Pulsfolge 1 ist in 5 dargestellt; man erkennt deutlich, daß die Länge der optischen Pulse 5 der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 entspricht. Das Meßsignal 2 ist in 5 nach der Filterung durch den Tiefpaßfilter dargestellt. Man erkennt deutlich, daß am Ende des optischen Pulses 5 oder der Pause zwischen den optischen Pulsen 5 das Meßsignal 2 auf seinen Maximalwert angestiegen bzw. seinen Minimalwert abgefallen ist. Das eingezeichnete Zeitintervall t_a entspricht in 5 etwa der Zeitkonstante des Tiefpaßfilters. Um nun die gewünschte Entlastung der Steuer- und Auswerteeinheit zu erreichen, werden die Signalintervalle 8 und die Untergrundintervalle 9 erst jeweils am Ende der optischen Pulse 5 oder der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 geöffnet. Dabei wird die Länge der Signalintervalle 8 und die Länge der Untergrundintervalle 9 klein gegenüber der Länge der optischen Pulse 5 bzw. der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 gewählt.
In 6 ist weiter ein Sende-, Meß- und Auswerteablauf für eine Anordnung mit einem von dem optischen Sender getrennten optischen Empfänger, also einer Einweglichtschranke, dargestellt. Die optischen Pulse 5 der optischen Pulsfolge 1 werden bei diesem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Länge wesentlich geringer als die Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen 5 ausgesandt. Das Meßsignal 2 weist nun wiederum, wie bereits geschildert, Meßpulse 6, Störpulse 7 und einen ständig vorhandenen Störuntergrund 4 auf. Das Synchronisationsproblem bei Einweglichtschranken zwischen dem Aussenden der optischen Pulse 5 und der Auswertung des Meßsignals 2 wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Signalintervall 8 durch den Anstieg des Meßsignals 2 innerhalb eines Triggerintervalls 14 geöffnet wird. Nach dem Schließen des Signalintervalls wird nach einem vorgegebenen Abstandsintervall 12 das Untergrundintervall 9 geöffnet. Nach dem Schließen des Untergrundintervalls 9 wird nach einem weiteren Abstandsintervall 15 das Triggerintervall 14 wiederum geöffnet. Mit diesem geschilderten Verfahrensablauf wird es möglich, auch bei Einweglichtschranken eine Erhöhung der Störunterdrückung zu erreichen. Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren kann nunmehr auch bei Einweglichtschranken der Störuntergrund ermittelt und damit eliminiert werden.
Weiter ist in 7 der Zeichnung eine Vorrichtung zur Verwirklichung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren, hier insbesondere für einen Reflexlichttaster, beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen eine optische Pulsfolge 1 aussendenden optischen Sender 16, einen ein Meßsignal 2 ausgebenden optischen Empfänger 17 und eine den optischen Sender 16 steuernde und das Meßsignal 2 auswertende Steuer- und Auswerteeinheit 18 auf. Weiter dargestellt sind nunmehr die tatsächlichen optischen Pulse 19, welche aufgrund der bislang stets nicht ganz konsequenterweise als optische Pulse 5 bezeichneten Steuerpulse für die tatsächlichen optischen Pulse 19 ausgesandt werden. Das Meßsignal 2 des optischen Empfängers 17, bestehend aus der Überlagerung eines ständig ausgebenden Störuntergrundes 4, aus Störpulsen 7 und aus einem beim Empfang eines an einem Ansprechkörper 20 reflektierten tatsächlichen optischen Pulses 19 ausgebenden Meßpulses 6, gelangt nunmehr an den Eingang der Steuer- und Auswerteeinheit 18. Von dieser Steuer- und Auswerteeinheit 18 wird das Meßsignal 2 des optischen Empfängers 17 in einem Signalintervall 8 während eines Meßpulses 6 und in mindestens einem Untergrundintervall 9 außerhalb des Meßpulses 6 ausgewertet. Besonders vorteilhafterweise ist die Steuer- und Auswerteeinheit 18 dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem Mikrocontroller 21 mit integriertem oder gekoppeltem Analog/Digital-Wandler 22 besteht. Der Analog/Digital-Wandler 22 setzt hierbei das Meßsignal 2 in ein digitales Signal 23 um, welches anschließend von dem Mikrocontroller 21 entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewertet wird. Der Mikrocontroller 21 liefert dann ein Ausgangssignal 24, welches je nachdem, ob der optische Näherungsschalter als "Öffner" oder "Schließer" ausgebildet ist, bei einem Nachweis der Meßpulse eine Spannung mit einem bestimmten Wert liefert bzw. keine Spannung liefert. Der hier dargestellte Reflexlichttaster unterscheidet sich nur insofern von einer Reflexlichtschranke, als daß bei einer Reflexlichtschranke die tatsächlichen optischen Pulse 19 ständig an einem hierzu vorgesehenen Reflektor reflektiert werden, wobei diese Reflektion von einem entsprechenden Ansprechkörper unterbrochen wird.
Abschließend ist in 8 der Zeichnung eine weitere Vorrichtung zur Verwirklichung eines der vorstehend beschriebenen Verfahren, und zwar hier insbesondere für eine Einweglichtschranke, beschrieben. Die in 8 verwandten Bezugszeichen entspre chen soweit möglich den bereits eingeführten Bezugszeichen. Der wesentliche Unterschied zwischen einer Einweglichtschranke und einer Reflexlichtschranke besteht darin, daß die Steuer- und Auswerteeinheit 18 galvanisch getrennt von der in einer Reflexlichtschranke einen Bestandteil der Steuer- und Auswerteeinheit 18 bildenden Sendersteuerung 25 angeordnet ist. Hieraus ergibt sich das bereits geschilderte Synchronisationsproblem zwischen dem Aussenden der optischen Pulse 5 und der Auswertung des Meßsignals 2. Entsprechend ist in 8 der Sende-, Meß- und Auswerteablauf dargestellt, der erfindungsgemäß dieses Synchronisationsproblem löst und in Verbindung damit eine Erhöhung der Störunterdrückung gewährleistet.

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Störunterdrückung, insbesondere bei optischen Näherungsschaltern, mit Hilfe eines eine optische Pulsfolge (1) aussendenden optischen Senders, eines ein Meßsignal (2) ausgebenden optischen Empfängers und einer den optischen Sender steuernden und das Meßsignal (2) auswertenden Steuer- und Auswerteeinheit, bei welchem das Meßsignal (2) des optischen Empfängers aus der Überlagerung eines ständig ausgegebenen Störuntergrundes (4) und eines beim Empfang eines optischen Pulses (5) ausgegebenen Meßpulses (6) besteht, das Meßsignal (2) des optischen Empfängers in einem Signalintervall (8) während des Meßpulses (6) und in mindestens einem Untergrundintervall (9) außerhalb des Meßpulses (6) von der Steuer- und Auswerteeinheit ausgewertet und die Auswertung vor und nach den Signalintervallen (8) und den Untergrundintervallen (9) durch Abstandsintervalle (11, 12) unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge (1) in einem vorgegebenen Bereich um 10 bis 20 % um eine mittlere Pulsfrequenz zufällig variiert wird oder/und die Abstandsintervalle (11, 12) in einem vorgegebenen Bereich zufällig variiert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der optischen Pulse (5) wesentlich geringer als die Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen (5) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pulsfrequenz der optischen Pulsfolge (1) ungefähr 5 kHz beträgt.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (2) durch mindestens einen Hochpaßfilter gefiltert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der optischen Pulse (5) im wesentlichen entsprechend der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen (5) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal (2) mit Hilfe eines Tiefpaßfilters gemittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters im wesentlichen entsprechend der Länge der optischen Pulse (5) oder der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen (5) gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalintervalle (8) und die Untergrundintervalle (9) am Ende der optischen Pulse (5) oder der Pausen zwischen den optischen Pulsen (5) geöffnet werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Signalintervalle (8) und die Länge der Untergrundintervalle (9) klein gegenüber der Länge der optischen Pulse (5) oder der Länge der Pausen zwischen den optischen Pulsen (5) gewählt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Signalintervall (8) durch den Anstieg des Meßsignals (2) innerhalb eines Triggerintervalls (14) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Triggerintervall (14) nach dem Untergrundintervall (9) geöffnet wird.