DE9215051U1 - Device consisting of a transmitter and a receiver for detecting objects - Google Patents
Device consisting of a transmitter and a receiver for detecting objectsInfo
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Description
Leuze electronic GmbH + Co
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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.The subject of the invention is a device for detecting objects consisting of a transmitter and a receiver, in which the received signal is fed to at least one comparator, which checks the received signal in terms of its switching on and off conditions as well as the signal reserve, the output of the comparator being connected to a signal input of a microcontroller which generates transmission pulses after it is activated, and the comparison voltages are generated via resistors connected to an input of the comparator and activated by corresponding switching outputs of the microcontroller.
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.The invention is based on the object of rendering external and/or internal interference signals ineffective. This object is achieved according to the invention with the characterizing features of claim 1.
Weiterbildungen und zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen charakterisiert. Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert.Further developments and expedient embodiments are characterized in the subclaims. The invention is explained below with reference to the drawings.
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.A device of this type is described in patent application P 42 28 112.1.-52. The disadvantage of this device is that any interference signals that may occur cannot be detected. This can lead to incorrect evaluation of the signals.
Es zeigen: Fig. 1 eine qualitative Darstellung von vier abzufragenden Signalpegeln, Shown are: Fig. 1 a qualitative representation of four signal levels to be queried,
Fig. 2 einen externen Komparator in schaltungstechnischer ZuFig. 2 an external comparator in circuitry
ordnung zu einem Single-chip Microcontroller,order to a single-chip microcontroller,
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Fig. 3 eine beispielsweise Zuordnung der die Vergleichsspannungen am Komparator aktivierenden Pegel des MicroFig. 3 an example assignment of the levels activating the comparison voltages on the comparator of the Micro
controllers zu den vom Komparator zu testenden Signalpegeln,
Fig. 4 ein Impulsdiagramm für die Ausgänge des Senders undcontrollers to the signal levels to be tested by the comparator,
Fig. 4 a pulse diagram for the outputs of the transmitter and
des Komparators.
10of the comparator.
10
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, sind dem beispielsweise im Empfänger einer Reflexionslichtschranke
generierten Empfangssignal Ue vier Signal-Pegel zugeordnet.
Dies sind im einzelnen der Ausschaltpegel A, der Einschaltpegel E, der Reserve-Hysteresepegel RH und der Reservepegel R.
15As can be seen from Figure 1, four signal levels are assigned to the received signal U e generated in the receiver of a reflective light barrier, for example. These are the switch-off level A, the switch-on level E, the reserve hysteresis level RH and the reserve level R.
15
Diese Pegel werden, wie Fig. 2 zeigt, von einem Komparator 10, dessen invertierendem Eingang das Empfangssignal Ue 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 + Uv 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.These levels are tested, as shown in Fig. 2, by a comparator 10, the inverting input of which is supplied with the received signal U e , in conjunction with a microcontroller 11, preferably in the form of a single-chip controller from Microchip. The output of the comparator 10, which is connected to a voltage + U v, is connected to the or a signal input 12 of the microcontroller 11, and in the exemplary embodiment, three separate reference resistors R 1 , R 2 , R 3 with different resistance values are connected to the non-inverting input of the comparator 10, which are activated via the corresponding outputs H 1 , H 2 and H 3 of the microcontroller 11, resulting in different comparison voltages.
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-The assignment of the signal states of the outputs H 1 , H 2 and H 3 to the signal levels A, E, RH and R to be tested can be seen in Figure 3. With a very limited length of the transmission pulse, a received signal can only be tested for one of the four signal levels mentioned with this circuit. This means that the level test is carried out serially in this case. However, it is also possible to carry out a quasi-parallel evaluation by means of multiple
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abfrage während eines Eingangssignals. Die Pegel können auch parallel abgeprüft werden, beispielsweise mit Hilfe eines zweiten Komparators.query during an input signal. The levels can also be checked in parallel, for example using a second comparator.
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.When the level is "high" at the activation input 13 of the microcontroller 11, the transmission signal 15 is output at the transmitter output 14, for example with a pulse length τ of a few microseconds and a period duration T that is approximately 30 times longer. The transmission signal 15 is fed to an LED 25 via a resistor 25'.
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.A luminescent diode 18 is connected to the output (PIN) 17 of the microcontroller 11 via a resistor 18', which indicates the operational readiness of the reflective light barrier (supply voltage applied) or an ultrasonic barrier. The color of the LED 18 is green, for example. The state of the light or monitoring path is indicated by an LED 19, which is connected to the output (PIN) 20 of the microcontroller 11 via a resistor 19' and is switched off when the light path is interrupted (no signal).
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.The LED 19, which lights up yellow when the light path is not interrupted, flashes when a signal without reserve is received at a frequency of approx. 10 Hz. This means that a warning signal is given. Depending on the selection, after one, two or more signals without reserve are received, the control output 21 is set after one or more darkenings via the output 22 of the microcontroller 11 and a transistor switch 23, whereby an optical (e.g. higher flashing frequency) and/or an acoustic warning signal is emitted, possibly in conjunction with a shutdown process. As soon as a signal with reserve is detected, the control output 21 is reset. The output Q is set when reflected (clear light path) through the output (PIN) 24 of the microcontroller via a transistor switch 25. The output Q is the inverse output to Q.
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Das Empfangssignal Ue kann auch an den invertierenden Eingang des Komparators 10 angelegt und dementsprechend können die Widerstände R1, Rn, R1n an dessen nicht invertierenden Eingang angeschlossen werden. Hierdurch kehrt sich lediglich die Wirkungsrichtung um.The received signal U e can also be applied to the inverting input of the comparator 10 and the resistors R 1 , R n , R 1n can accordingly be connected to its non-inverting input. This simply reverses the direction of action.
Wird der Einschaltpegel E beispielsweise von zwei aufeinanderfolgenden Eingangssignalen erfüllt, so wird die Reflexionslichtschranke eingeschaltet. Bei z.If the switch-on level E is met by two consecutive input signals, for example, the reflection light barrier is switched on.
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. B. If two consecutive missing pulses occur at the output of the !Comparator 10, the light barrier is switched off. After the reflection light barrier is switched on, the reserve level RS is checked in the next transmission cycle. If this reaches the required or specified value, the next cycle switches to the reserve hysteresis level RH and checks it.
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.If there is no signal reserve RS, the switchover to the switch-off level A occurs. If this is met, the reserve RS is then tested again. If, for example, the light is dimmed three times without a signal with reserve occurring, the control output 21 of the microcontroller 11 becomes active, as already mentioned.
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.The outputs Q, Q and 21 can be assigned a common short-circuit input pin of the microcontroller 11. A high signal on this PIN then leads to all three outputs being switched off.
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 einIn Fig. 4, the transmission signals 15 and the reception signals present at the signal input 12 of the microcontroller 11 are illustrated. As long as the reflection light barrier is working correctly, i.e. as long as there are no internal or external interference signals present at the comparator 10, transmission signals 15 are sent with the pulse length τ and the period T. Each transmission pulse is assigned a
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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.Receive pulse of the received signal. It has essentially the same period duration τ as the transmit pulse and is registered in the microcontroller 11 with respect to the transmit pulse with a delay time tj. The delay time t { results from the response times of the electronic components used.
Ein Störsignal wird im Microcontroller 11 dadurch erkannt, daß es nicht innerhalb der Verzögerungszeit tx sondern mit einer größeren Verzögerung auf einen Sendeimpuls folgt. Die Amplitude des Störsignals ist hierbei unbedeutend.An interference signal is detected in the microcontroller 11 by the fact that it does not follow a transmission pulse within the delay time t x but with a longer delay. The amplitude of the interference signal is insignificant in this case.
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.If an interference signal is present, the transmission of the transmission pulses is interrupted in the microcontroller 11 until the interference signal is no longer present at the comparator 10. For this purpose, the signal input 12 is preferably queried via the software of the microcontroller 11.
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.As soon as the interference signal is no longer present at the signal input 12, the software of the microcontroller 11 enables the transmission of transmission pulses. Due to the response times of the components used, the transmission pulses are not sent immediately after the end of the interference signal but only after a delay time I 1 . Until the next interference signal occurs, transmission pulses with the period duration T and the pulse duration τ are sent, with each transmission pulse being followed by a reception pulse with the delay time λ λ .
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.This device can eliminate interference pulses of any duration (At) and amplitude. The interference can be caused by internal faults such as component defects. The interference can also be caused by external influences such as extraneous light in light barriers.
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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 an advantageous embodiment, several sensors can be combined to form a multiple arrangement for room monitoring. In the case of optical sensors, for example light barriers, the multiple arrangement is designed as a light grid. The distances between the individual sensors are selected so that the area of the room to be monitored is scanned without gaps. For this purpose, it is often necessary for the sensors to be arranged at a relatively short distance from one another.
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.In this case, it cannot be ruled out that signals from one sensor are also received by neighboring sensors. In order to avoid such interference, the sensors in known light grids are synchronized via an external control so that the sensors are activated one after the other at certain time intervals. However, this requires considerable design effort. In a light grid that consists of the sensors according to the invention, external synchronization is not necessary because each sensor has a device for eliminating the interference signals. This ensures that sensors that influence each other do not send out transmission pulses at the same time. This results in an asynchronous light grid. On the one hand, this means a considerable saving in the electronic effort of a light grid. On the other hand, individual sensors can be combined to form a light grid in a flexible and time-saving manner.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9215051U DE9215051U1 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Device consisting of a transmitter and a receiver for detecting objects |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE9215051U DE9215051U1 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Device consisting of a transmitter and a receiver for detecting objects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE9215051U1 true DE9215051U1 (en) | 1993-01-07 |
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ID=6885688
Family Applications (1)
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| DE9215051U Expired - Lifetime DE9215051U1 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Device consisting of a transmitter and a receiver for detecting objects |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE9215051U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19833353A1 (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-10 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Method for detecting objects in monitored area has light pulse transmitter, receiver with common evaluation unit; transmission pause is altered if pulse received while transmitting |
-
1992
- 1992-11-05 DE DE9215051U patent/DE9215051U1/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19833353A1 (en) * | 1998-07-24 | 2000-02-10 | Leuze Electronic Gmbh & Co | Method for detecting objects in monitored area has light pulse transmitter, receiver with common evaluation unit; transmission pause is altered if pulse received while transmitting |
| DE19833353C2 (en) * | 1998-07-24 | 2003-05-28 | Leuze Electronic Gmbh & Co | light sensor |
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