DE9215051U1

DE9215051U1 - Aus einem Sender und einem Empfänger bestehende Einrichtung zum Erfassen von Gegenständen

Info

Publication number: DE9215051U1
Application number: DE9215051U
Authority: DE
Original assignee: Leuze Electronic and Co 7311 Owen De GmbH
Current assignee: Leuze Electronic and Co 7311 Owen De GmbH
Priority date: 1992-11-05
Filing date: 1992-11-05
Publication date: 1993-01-07
Anticipated expiration: 2002-11-06

Description

Leuze electronic GmbH + Co
7311 Owen/Teck

Gegenstand der Erfindung ist eine aus einem Sender und einem Empfänger bestehende Einrichtung zum Erfassen von Gegenständen, bei der das Empfangssignal wenigstens einem Komparator zugeführt wird, der das Empfangssignal jeweils hinsichtlich seiner Ein- und Ausschaltbedingung sowie bezüglich der Signalreserve überprüft, wobei der Ausgang des !Comparators an einen Signaleingang eines nach seiner Aktivierung Sendeimpulse erzeugenden Microcontrollers angeschlossen ist und die Vergleichsspannungen über mit einem Eingang des !Comparators verbundene und von korrespondierenden Schaltausgängen des Microcontrollers aktivierte Widerstände erzeugt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, externe und/oder interne Störsignale unwirksam zu machen. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakterisiert. Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert.

Eine Vorrichtung dieser Art ist in der Patentanmeldung P 42 28 112.1.-52 beschrieben. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, daß eventuell auftretende Störsignale nicht erkannt werden können. Dies kann zu einer fehlerhaften Auswertung der Signale führen.

Es zeigen: Fig. 1 eine qualitative Darstellung von vier abzufragenden Signalpegeln,

Fig. 2 einen externen Komparator in schaltungstechnischer Zu

ordnung zu einem Single-chip Microcontroller,

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Fig. 3 eine beispielsweise Zuordnung der die Vergleichsspannungen am Komparator aktivierenden Pegel des Micro

controllers zu den vom Komparator zu testenden Signalpegeln,
Fig. 4 ein Impulsdiagramm für die Ausgänge des Senders und

des Komparators.
10

Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind dem beispielsweise im Empfänger einer Reflexionslichtschranke generierten Empfangssignal U_e vier Signal-Pegel zugeordnet. Dies sind im einzelnen der Ausschaltpegel A, der Einschaltpegel E, der Reserve-Hysteresepegel RH und der Reservepegel R.
15

Diese Pegel werden, wie Fig. 2 zeigt, von einem Komparator 10, dessen invertierendem Eingang das Empfangssignal U_e zugeführt wird, in Verbindung mit einem Microcontroller 11 vorzugsweise in Form eines Single-chip-controllers der Fa. Microchip getestet. Dabei ist der Ausgang des an einer Spannung + U_v liegenden Komparators 10 an den bzw. einen Signaleingang 12 des Microcontrollers 11 angeschlossen, und mit dem nicht invertierenden Eingang des Komparators 10 sind beim Ausführungsbeispiel drei separate Referenzwiderstände R₁, R₂, R₃ mit unterschiedlichen Wider stands werten verbunden, die über die korrespondierenden Ausgänge H₁, H₂ und H₃ des Microcontrollers 11 aktiviert werden, wodurch sich verschiedene Vergleichsspannungen ergeben.

Die Zuordnung der Signalzustände der Ausgänge H₁, H₂ und H₃ zu den zu testenden Signalpegeln A, E, RH und R ist der Figur 3 zu entnehmen. Bei einer sehr begrenzten Länge des Sendeimpulses kann mit dieser Beschaltung ein Empfangssignal jeweils nur auf einen der vier genannten Signalpegel getestet werden. Das heißt, die Pegelprüfung erfolgt in diesem Fall seriell. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, einer quasi-parallelen Auswertung durch Mehrfach-

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abfrage während eines Eingangssignals. Die Pegel können auch parallel abgeprüft werden, beispielsweise mit Hilfe eines zweiten Komparators.

Bei am Aktivierungseingang 13 des Microcontrollers 11 anliegenden Pegel "High" wird am Sender-Ausgang 14 das Sendesignal 15 beispielsweise mit einer Impulslänge &tgr; von einigen Mikrosekunden und einer ca. 30 mal längeren Periodendauer T ausgegeben. Das Sendesignal 15 wird über einen Widerstand 25' einer LED 25 zugeführt.

An den Ausgang (PIN) 17 des Mikrocontrollers 11 ist eine Lumineszenz-Diode 18 über einen Widerstand 18' angeschlossen, welche die Betriebsbereitschaft der Reflexionslichtschranke (anliegende Versorgungsspannung) bzw. einer Ultraschallschranke anzeigt. Die Farbe der LED 18 ist beispielsweise grün. Den Zustand der Licht- bzw. Überwachungsstrecke indiziert eine LED 19, die über einen Widerstand 19' an den Ausgang (PIN) 20 des Microcontrollers 11 angeschlossen ist und bei unterbrochener Lichtstrecke (kein Signal ) ausgeschaltet ist.

Die bei nicht unterbrochener Lichtstrecke z.B. gelb leuchtende LED 19 blinkt bei einem Empfangssignal ohne Reserve mit einer Frequenz von ca. 10 Hz. Dies bedeutet eine Vorwarnsignalgabe. Je nach Wahl wird nach einem, zwei oder mehr Empfangssignalen ohne Reserve der Kontrollausgang 21 nach ein- oder mehrmaliger Abdunkelung über den Ausgang 22 des Microcontrollers 11 und einen Transistorschalter 23 gesetzt, wodurch eine optische (z.B. höhere Blinkfrequenz) und/oder eine akustische Wamsignalabgabe gegebenenfalls in Verbindung mit einem Abschaltvorgang erfolgt. Sobald ein Signal mit Reserve detektiert wird, wird der Kontrollausgang 21 zurückgesetzt. Der Ausgang Q wird bei Reflexion (freier Lichtweg) durch den Ausgang (PIN) 24 des Microcontrollers über einen Transistorschalter 25 gesetzt. Der Ausgang Q ist der zu Q inverse Ausgang.

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Das Empfangssignal U_e kann auch an den invertierenden Eingang des Komparators 10 angelegt und dementsprechend können die Widerstände R₁, R_n, R_1n an dessen nicht invertierenden Eingang angeschlossen werden. Hierdurch kehrt sich lediglich die Wirkungsrichtung um.

Wird der Einschaltpegel E beispielsweise von zwei aufeinanderfolgenden Eingangssignalen erfüllt, so wird die Reflexionslichtschranke eingeschaltet. Bei z.

B. zwei aufeinanderfolgenden fehlenden Impulsen am Ausgang des !Comparators 10 wird die Lichtschranke ausgeschaltet. Nach dem Einschalten der Reflexionslichtschranke wird im nächsten Sendezyklus der Reservepegel RS gesprüft. Erreicht dieser den erforderlichen bzw. vorgegebenen Wert, so erfolgt im nächsten Zyklus die Umschaltung auf den Reserve-Hysterese-Pegel RH und dessen Prüfung.

Bei fehlender Signalreserve RS erfolgt das Umschalten auf den Ausschaltpegel A. Ist dieser erfüllt, wird anschließend wieder auf Reserve RS getestet. Bei z. B. dreimaliger Abdunkelung, ohne daß ein Signal mit Reserve aufgetreten ist, wird wie bereits erwähnt worden ist, der Kontrollausgang 21 des Mikrocontrollers 11 aktiv.

Den Ausgängen Q, Q und 21 kann ein gemeinsamer Kurzschluß-Eingangspin des Mikrocontrollers 11 zugeordnet sein. Ein High-Signal an diesem PIN führt dann zum Abschalten aller drei Ausgänge.

In Fig. 4 sind die Sendesignale 15 und die am Signaleingang 12 des Microcontrollers 11 anstehenden Empfangssignale veranschaulicht. Solange die Reflexionslichtschranke fehlerfrei arbeitet, d. h. solange keine internen oder externen Störsignale am Komparator 10 anliegen, werden Sendesignale 15 mit der Impulslänge &tgr; und der Periodendauer T ausgesandt. Jedem Sendeinmpuls ist ein

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Empfangsimpuls des Empfangssignals zugeordnet. Er weist im wesentlichen dieselbe Periodendauer &tgr; wie der Sendeimpuls auf und wird bezüglich des Sendeimpulses mit einer Verzögerungszeit tj im Microcontroller 11 registriert. Die Verzögerungszeit t_{ ergibt sich aus den Ansprechzeiten der verwendeten elektronischen Bauelemente.

Ein Störsignal wird im Microcontroller 11 dadurch erkannt, daß es nicht innerhalb der Verzögerungszeit t_x sondern mit einer größeren Verzögerung auf einen Sendeimpuls folgt. Die Amplitude des Störsignals ist hierbei unbedeutend.

Ist ein Störsignal vorhanden, so wird im Microcontroller 11 die Aussendung der Sendeimpulse solange unterbrochen, bis das Störsignal am Komparator 10 nicht mehr anliegt. Hierzu wird vorzugsweise der Signaleingang 12 über die Software des Microcontrollers 11 abgefragt.

Sobald das Störsignal am Signaleingang 12 nicht mehr anliegt, erfolgt über die Software des Microcontrollers 11 die Freigabe zur Aussendung von Sendeimpulsen. Aufgrund der Ansprechzeiten der verwendeten Bauteile, erfolgt die Aussendung der Sendeimpulse nicht unmittelbar nach Beendigung des Störsignals sondern erst nach einer Verzögerungszeit I₁. Bis zum Auftreten des nächsten Störsignals werden Sendeimpulse mit der Periodendauer T und der Impulsdauer &tgr; ausgesandt, wobei auf jeden Sendeimpuls ein Empfangsimpuls mit der Verzögerungszeit &Igr;_&lgr; folgt.

Mit dieser Vorrichtung können Störimpulse von beliebiger Dauer (At) und Amplitude eliminiert werden. Die Störungen können zum einen durch interne Störungen wie beispielsweise Bauteilfehler hervorgerufen werden. Zum anderen können die Störungen auf externen Einflüssen, wie beispielsweise Fremdlichteinstrahlung bei Lichtschranken, beruhen.

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In einer vorteilhaften Ausführungsform können mehrere Sensoren zu einer Mehrfachanordnung zur Raumüberwachung zusammengefaßt sein. Für den Fall, daß es sich um optische Sensoren, beispielsweise Lichtschranken handelt, ist die Mehrfachanordnung als Lichtgitter ausgebildet. Die Abstände der einzelnen Sensoren sind so gewählt, daß der zu überwachende Raumbereich lückenlos abgetastet wird. Hierzu ist es oftmals notwendig, daß die Sensoren in relativ geringem Abstand zueinander angeordnet sind.

In diesem Fall kann nicht ausgeschlossen werden, daß Signale eines Sensors auch von benachbarten Sensoren empfangen werden. Um derartige Störungen zu vermeiden, werden bei bekannten Lichtgittern die Sensoren über eine externe Steuerung synchronisiert, so daß die Sensoren in bestimmten Zeitintervallen nacheinander aktiviert werden. Dies erfordert jedoch einen erheblichen konstruktiven Aufwand. Bei einem Lichtgitter, das aus den erfindungsgemäßen Sensoren besteht, ist eine externe Synchronisation nicht notwendig, da jeder Sensor eine Einrichtung zur Elimination der Störsignale aufweist. Dadurch ist gewährleistet, daß sich gegenseitig beeinflussende Sensoren nicht gleichzeitig Sendeimpulse aussenden. Dies führt im Ergebnis zu einem asynchronen arbeitenden Lichtgitter. Dies bedeutet zum einen eine erhebliche Einsparung des elektronischen Aufwands eines Lichtgitters. Zum anderen können einzelne Sensoren flexibel und zeitsparend zu einem Lichtgitter kombiniert werden.

Claims

Leuze electronic GmbH + Co. Owen/Teck Ansprüche

1. Aus einem Sender und einem Empfänger bestehende Einrichtung zum Erfassen von Gegenständen, bei der das Empfangssignal wenigstens einem Komparator zugeführt wird, der das Empfangssignal jeweils hinsichtlich seiner Ein- und Ausschaltbedingung sowie bezüglich der Signalreserve überprüft, wobei der Ausgang des Komparators an einen Signaleingang eines nach seiner Aktivierung Sendeimpulse erzeugenden Microcontrollers angeschlossen ist und die Vergleichsspannungen über mit einem Eingang des Komparators verbundene und von korrespondierenden Schaltausgängen des Microcontrollers aktivierte Widerstände erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sendeimpuls oder eine Sendeimpulsserie jeweils erst nach Abfrage des Komparators (10) auf Anliegen eines Störsignals und bei Nichterkennung eines solchen Signals ausgegeben wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (10) bei vohandenem Störsignal so lange abgefragt wird, bis kein Störsignal mehr ansteht.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenzeichnet, daß ein zwischen zwei Sendeimpulsen auftretendes Störsignal ein Aussetzen der Sendeimpulse bewirkt.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 3, gekennzeichnet durch deren Mehrfachanordnung zur Raumüberwachung.