DE19959944C2

DE19959944C2 - Blendschutzeinrichtung und Verfahren zu deren Steuerung

Info

Publication number: DE19959944C2
Application number: DE19959944A
Authority: DE
Inventors: Young Dawn Bae
Original assignee: Otos Co Ltd
Current assignee: Otos Co Ltd
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2002-11-07
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: DE19959944A1; US6552316B1; FR2787701A1; FR2787701B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Blendschutzeinrichtung und ein Verfahren zu deren Steuerung, insbesondere zur automatischen Steuerung des Durchlassens von Licht, das beim Schweißen oder Schneidbrennen erzeugt wird.

Eine Blendschutzeinrichtung schützt die Augen eines Arbeiters vor Licht, das beim Schneiden oder Schneidbrennen erzeugt wird. Mit einer solchen Blendschutzeinrichtung wird die Strahlung in einem Wellenlängenbereich oberhalb von 780 nm (Infrarot-Strahlung) und unterhalb von 365 nm (Ultraviolett- Strahlung) herausgefiltert und nur die Strahlung in dem für einen Menschen sichtbaren Bereich wird abgeblendet, d. h. abgeschwächt.

Die EP 0 579 076 A1 offenbart eine elektrooptische Blendschutzscheibe (Flüssigkristallzelle) mit einem optischen Detektor (Fotodetektor oder Temperaturfluktuationsdetektor) und einem nicht-optischen Detektor (elektromagnetischer Detektor). Das optische Signal wird von einer Verstärkerschaltung verstärkt, digitalisiert und anschließend über einen Schwellenwertschalter einem Schalter zugeführt. Das Strahlungssignal wird über eine Verstärkerschaltung ebenfalls dem Schalter zugeführt, der die beiden eingehenden Signale in einer bevorzugt manuell wählbaren Weise verschaltet, sodass die optische Transmission der Blendschutzscheibe anhand der beiden Signale einstellbar ist.

Die EP 0 550 384 A1 offenbart ein Verfahren zum möglichst energiesparenden Betrieb einer mit Solarzellen betriebenen elektrooptischen Blendschutzscheibe für Schweißerhelme, mit einem Fotodetektor, wobei das Verfahren die Wechselfrequenz, mit welcher die Blendschutzscheibe betrieben wird, und die Höhe der Maximalbetriebsspannung in Abhängigkeit vom optischen Transmissionswert der mit Wechselspannung zu versorgenden Blendschutzscheibe (Flüssigkristallzelle) bestimmt.

In dem US-Patent 5 315 099 A (DE 26 06 416) ist eine Blendschutzeinrichtung offenbart, die eine Blendschutzscheibe, eine elektronische Schaltung und einen Lichtsensor aufweist. Die elektronische Schaltung ist mit der Blendschutzscheibe verbunden, um an diese eine elektrische Arbeitsspannung anzulegen. Mit dem Lichtsensor wird Licht erfasst und ein Signal entsprechend dem detektierten Licht wird an die elektrische Schaltung angelegt.

In dem US-Patent 5 444 232 A (EP 0 630 627) ist eine Blendschutzeinrichtung offenbart, die eine Blendschutzscheibe, einen optischen Signalsensor zum Erzeugen eines Verdunklungsignals, eine Evaluierungsschaltung zum Steuern der Blendschutzscheibe, und eine Steuerung aufweist die die Aufhellungszeit der Blendschutzscheibe steuert und die Lichtintensität erfasst, die auf den Lichtsensor trifft. Die Steuerung ist mit einer Synchronisiereinheit zum Erfassen der Dauer des Verdunklungssignals verbunden, welches vom optischen Signalsensor generiert worden ist. Die Steuerung weist Mittel zum Verknüpfen der erfassten Daten unter Berücksichtigung einer Schaltungslogik und/oder der Zeit auf.

Mit der in dem US-Patent 5 444 232 A beschriebenen Einrichtung wird die Lichtintensität oder die Lichtmenge, sowie die Schweißdauer detektiert. Diese Parameter werden unter Berücksichtigung der Schaltungslogik und/oder der Zeit mittels einer geeigneten Steuerung gemeinsam verarbeitet, wodurch die Aufhellungszeit optimiert wird.

Die Anordnung dieser Einrichtung ist einfach. Es tritt aber eine Zeitverzögerung vom Einlesen des Schweißlichts bis zum Betreiben (Ansprechen) der Blendschutzeinrichtung auf. Außerdem ist der Stromverbrauch der Einrichtung erhöht, um die Steuerung zu betreiben, die einen Mikrocomputer zum Detektieren einer stetigen Änderung des erfassten Lichtes enthält.

Einrichtungen mit automatischer Ausschaltfunktion zum Vermeiden eines kontinuierlichen Stromverbrauchs müssen zur erneuten Aktivierung wieder manuell angeschalten werden. Weiterhin muss bei diesen Einrichtungen die Lichtempfindlichkeit gemäß den Schweißbedingungen gesteuert werden.

Ferner kann bei einer Blendschutzeinrichtung gemäß dem Stand der Technik eine Fehlfunktion auftreten, wenn der Schweißzustand mittels eines Fotosignals erfasst wird, da unterschiedliche Signale abhängig von dem jeweils eingesetzten Schweißprinzip und der Art der eingesetzten Schweißmaschine detektiert werden.

Daher sollte eine Blendschutzeinrichtung mit einem nicht- optischen Sensor entwickelt werden, der aus einem Wandler besteht. Wenn aber ein Magnetfeld an der Einrichtung anliegt, das durch eine Störung in der Umgebung verursacht wird kann dadurch eine ungewünschte Fehlfunktion, die durch das Störmagnetfeld verursacht worden ist ausgelöst werden. Daher wird die Scheibe verdunkelt, sodass ein Arbeiter das Schweißlicht mit seinen Augen nicht mehr wahrnehmen kann und auch nicht mehr in der Lage ist, die Schweißposition bzw. die Schweißnahtgüte zu überprüfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blendschutzeinrichtung und ein Verfahren zu deren Steuerung bereitzustellen, mit denen der Stromverbrauch reduziert werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung sollen Fehlfunktionen der oben beschriebenen Art vermieden und die Augen des Schweißers sicher vor Licht, elektromagnetischen Wellen und Temperatur geschützt werden.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Schutzmaske, die eine Blendschutzeinrichtung aufweist;

Fig. 2 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung;

Fig. 3 ein Ablaufdiagramm, das das Steuerverfahren der Blendschutzeinrichtung aus Fig. 2 verdeutlicht; und

Fig. 4 eine Ausgestaltung einer Schaltungsanordnung eines in Fig. 2 gezeigten Sensors zum Erfassen von elektromagnetischen Wellen.

Fig. 1 zeigt eine Schutzmaske 1, die eine Blendschutzeinrichtung 2, eine Blendschutzscheibe 3, eine Solarzelle 4, einen Lichtsensor 5, einen Temperatursensor 6, eine Antenne 7 und einen Intensitätsregler 8 aufweist.

Wie in Fig. 1 gezeigt, ist die Blendschutzeinrichtung 2 an der Vorderseite der Schutzmaske 1 angeordnet. Die Blendschutzeinrichtung 2 weist eine Steuerungseinheit (nicht dargestellt) zum Schutz der Augen eines Arbeiters vor hochintensivem Licht mittels einer Blendschutzscheibe 3 auf. D. H., die Blendschutzscheibe 3 ist durchsichtig für den Fall, dass kein (Schweiß-)Licht auf die Einrichtung auftrifft, aber für den Fall, dass Licht auf die Einrichtung auftrifft, wird die Blendschutzscheibe abgeblendet, sodass das Licht abgeschwächt wird. Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung in dem Fall, dass Umgebungslicht auf die Solarzelle 4 trifft. Der Lichtsensor 5 erfasst Licht, falls Umgebungslicht auf den Lichtsensor 5 trifft. Der Temperatursensor 6 erfasst die Umgebungstemperatur. Die Antenne 7 empfängt elektromagnetische Wellen der Umgebung. Der Intensitätsregler 8 besteht aus einem Intensitätsstärkeregler und steuert die Lichtdurchlässigkeit der Blendschutzscheibe 3.

Dies bedeutet, dass die in Fig. 1 gezeigte Blendschutzeinrichtung 2 das Umgebungslicht und elektromagnetische Wellen mittels des Lichtsensors 5 bzw. mittels der Antenne 7detektiert. Die Steuerungseinheit (nicht dargestellt) steuert die Blendschutzscheibe 3 derart, dass die Blendschutzscheibe 3 zum Schutz der Augen eines Arbeiters vor schädigendem hellen Licht abgeblendet wird, welcher die Schutzmaske 1 trägt. Ferner wird von der Steuerungseinheit (nicht dargestellt) die Ansprechzeit der Blendschutzscheibe 3 erhöht, wenn die durch den Temperatursensor 6 erfasste Umgebungstemperatur niedrig ist.

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm der Blendschutzeinrichtung 2, die einen Spannungsgenerator 10, einem Lichtsignaldetektor 12 (im Nachfolgenden in der Kombination mit dem Lichtsensor 5 (Fotodiode) auch als Lichtsensor 12 bezeichnet), einen Elektromagnetische-Wellen-Detektor 14 (im Nachfolgenden in der Kombination mit der Antenne 7 auch als Strahlungssensor 14 bezeichnet), einen Temperaturdetektor 16 (im Nachfolgenden in der Kombination mit dem Temperatursensor 6 (Thermistor) auch als Temperatursensor 16 bezeichnet), eine Steuerungseinheit 18, einen Oszillator 20, einen Energiegenerator 22, eine Startschaltung 24, eine Intensitätssteuerungseinheit 26 und eine Treiberschaltung 28 aufweist.

Ferner sind in Fig. 2 die Solarzelle 4, der Lichtsensor 5, die Antenne 7, der Temperatursensor 6 und die Blendschutzscheibe 3 dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen zur Bezeichnung der gleichen Elemente aus Fig. 1 übernommen wurden. In einer Ausgestaltung kann der Lichtsensor 5 eine Fotodiodeaufweisen. Die Antenne 7 kann eine Spule und der Temperatursensor 6 kann einen Thermistor aufweisen.

Im Weiteren wird die Funktionsweise der in Fig. 2 dargestellten Elemente beschrieben.

Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung VSO, wenn Licht auf die Solarzelle 4 trifft. An einem Eingang des Spannungsgenerators 10 liegt die Spannung VSO an und der Spannungsgenerator 10 erzeugt eine Spannung VCC. Der Spannungsgenerator 10 ist eine Ladeschaltung, die eine Lithiumzelle (nicht dargestellt) als aufladbare Batterie aufweist und die Ladespannung VCC erzeugt, die an die Steuerungseinheit 18 angelegt wird.

Wenn die Spannung VSO erzeugt wird, detektiert der Lichtsignaldetektor 12 das Licht in dessen Umgebung mittels des Lichtsensors 5 und erzeugt ein Lichtsignal PIN. D. h., der Lichtsignaldetektor 12 erzeugt das Lichtsignal PIN, wenn Licht, das beim Schweißen oder Schneidbrennen erzeugt worden ist, durch den Lichtsensor 5 erfasst wird. Vorzugsweise weist der Lichtsignaldetektor 12 einen Filter und einen Verstärker zum Detektieren von Lichtsignalen eines geeigneten Frequenzbands auf.

Entsprechend sind die Solarzelle 4 und der Lichtsignaldetektor 12 optische Detektoren zum Erfassen des Lichts in ihrer Umgebung.

Mit dem Strahlungssensor 14 wird ein Signal in einem geeigneten Frequenzband detektiert und ein Elektromagnetische-Welle-Erfassungssignal RFIN (im weiteren auch als Strahlungssignal RFIN bezeichnet) wird erzeugt, wenn mittels der Antenne 7 eine elektromagnetische Welle zugeführt wird. D. h., der Strahlungssensor 14 erzeugt das Strahlungssignal RFIN, falls er eine elektromagnetische Welle detektiert, die beim Schweißen oder beim Schneidbrennen erzeugt wird.

Der Temperaturdetektor 16 erzeugt ein Temperatursignal THIN entsprechend der Umgebungstemperatur, wenn diese durch einen Thermistor 6 erfasst wird.

Dementsprechend sind der Strahlungssensor 14 und der Temperatursensor 16 nicht-optische Sensoren, die das Frequenzspektrum der Umgebung, sowie die Umgebungstemperatur erfassen.

Die Steuerungseinheit 18 verwendet und verarbeitet als Eingangssignale die folgenden Signale: das Lichtsignal PIN, das Strahlungssignal RFIN, und das Temperatursignal THIN, die vom Lichtsensor 12, dem Strahlungssensor 14 bzw. dem Temperatursensor 16 ausgegeben worden sind. Die Steuerungseinheit 18 erzeugt ein Startsignal START zum Steuern der Startschaltung 24 und ein Steuersignal DOUT zum Steuern der Treiberschaltung 28. Vorzugsweise weist die Steuerungseinheit 18 einen Mikrocomputer auf.

Der Oszillator 20 erzeugt mittels der Spannung VSO als Eingangsspannung eine Oszillatorspannung VOSC. Die Oszillatorspannung VOSC ist ein pulsförmiges Signal.

Dem Energiegenerator 22 wird als Eingangsspannung die Oszillatorspannung VOSC zugeführt. Im Energiegenerator 22 wird die Oszillatorspannung VOSC verstärkt und es werden eine Startspannung VPP und eine Steuerspannung VLCD erzeugt. Vorzugsweise weist der Energiegenerator 22 eine Spannungsdoppler-Gleichrichterschaltung auf, die selbst wiederum einen Kondensator aufweist.

Die Startschaltung 24 gibt als Ausgangsspannung die Startspannung VPP als Antwort auf das Startsignal START oder als Antwort auf das Lichtsignal PIN aus.

Die Intensitätssteuerungseinheit 26 steuert eine Betriebsspannung VLCDR, indem die Steuerspannung VLCD mittels des Intensitätsreglers 8 gesteuert wird.

Zu Beginn wählt die Treiberschaltung 28 die von der Startschaltung 24 als Antwort auf das Startsignal START als Antwort auf das Lichtsignal PIN ausgegebene Spannung (VPP) aus. Während des Betriebs der Blendschutzscheibe 3 wählt die Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR als Antwort auf das Steuerkontrollsignal DOUT aus und erzeugt eine Treiberspannung (zwischen Treiberschaltung 28 und Blendschutzscheibe 3) zum Betreiben der Blendschutzscheibe 3. Die Treiberspannung ist zu dieser Zeit ein rechteckförmiges Signal.

Wenn die Blendschutzscheibe 3 einen Flüssigkristallschirm aufweist, wählt die Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR als Antwort auf das Steuersignal DOUT und die Startspannung VPP als Antwort auf das Startsignal START oder als Antwort auf das Lichtsignal PIN aus, um die Treiberspannung zu erzeugen.

D. h., dass die Treiberschaltung 28 eine hohe Startspannung VPP zu Beginn der Steuerung (Modus: Schweißen) der Blendschutzscheibe 3 auswählt und ausgibt. Nachdem die Steuerung begonnen hat, d. h. nachdem die Blendschutzscheibe 3 aktiviert wurde (Blendschutzscheibe 3 ist abgedunkelt), wählt die Treiberschaltung 28 die Betriebsspannung VLCDR aus, die geringer als die Startspannung VPP ist.

Fig. 3 ist ein Ablaufdiagramm, das die Funktionsweise der Steuerungseinheit 18 der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 2 beschreibt. Im Folgenden wird bezugnehmend auf Fig. 3 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Blendschutzeinrichtung 2 beschrieben.

Die Solarzelle 4 erzeugt eine Spannung VSO, wenn Licht auf die Solarzelle 4 trifft. In diesem Fall erzeugt der Spannungsgenerator 10 die Spannung VCC. Die Steuerungseinheit 18 wird zur Bearbeitung eines Signals zurückgesetzt, das als Eingangsgröße an ihr anliegt, wenn die Spannung VCC an der Steuerungseinheit 18 anliegt (Schritt 100).

Der Lichtsensor 5 wird eingeschaltet, wenn die Spannung VSO erzeugt wird. Der Lichtsignaldetektor 12 detektiert ein Lichtsignal aus einem geeigneten Frequenzband von Signalen, die vom Lichtsensor 5 bereitgestellt werden. Vom Lichtsignaldetektor 12 wird das Lichtsignal PIN erzeugt. Die Steuerungseinheit 18 detektiert eine Änderung des Lichtsignals PIN (Schritt 110).

Beispielsweise erkennt die Steuerungseinheit 18 eine Änderung des Lichtsignals PIN in folgendem Fall: ist das Lichtsignal PIN in einem internen Resistor (nicht dargestellt) der Steuerungseinheit 18 als ein erster Binärwert "1" zu einem Zeitpunkt gespeichert, wenn die Steuerungseinheit 18 durch Anlegen eines Versorgungsstroms zurückgesetzt wird, und ändert sich das Lichtsignal PIN auf einen zweiten Binärwert "0", wenn der Lichtsignaldetektor 12 ein Lichtsignal detektiert, dann erkennt die Steuerungseinheit 18, dass das Lichtsignal PIN von dem ersten Binärwert "1" auf den zweiten Binärwert "0" wechselt. Natürlich kann auch ein umgekehrter Wechsel vom zweiten Binärwert "0" auf den ersten Binärwert "1" detektiert werden. Dies bedeutet, dass die Steuerungseinheit 18 zwei unterschiedliche Fälle detektieren kann, nämlich dass in der Umgebung Licht verschwindet und dass in der Umgebung Licht auftaucht.

Die Steuerungseinheit 18 wird in einen Betriebsmodus geschaltet, wenn sich das Lichtsignal PIN verändert (Schritt 120).

Die Steuerungseinheit 18 prüft, ob sich das Steuersignal DOUT in einem aktiven Zustand befindet oder nicht (Schritt 130).

Als Ergebnis des Prüfungsschritts 130 wird das Steuersignal DOUT in einem weiteren Schritt (Schritt 190) desaktiviert, wenn das Steuersignal DOUT im Prüfungsschritt 130 aktiv war.

Als Ergebnis des Prüfungsschritts 130 für den Fall, dass das Steuersignal DOUT nicht aktiv ist, verlängert die Steuerungseinheit 18 die Dauer der Startzeit des Startsignals START aufgrund des Temperatursignals THIN, das an die Steuerungseinheit 18 vom Temperatursensor 6, 16 als Eingangsgröße eingegeben wurde (Schritt 140). D. h., dass die Steuerungseinheit 18 eine Temperaturkompensation durchführt und die Startzeit, d. h. die Dauer des Startsignals START, verlängert, wenn das Temperatursignal THIN eine niedrige Temperatur anzeigt. Daher kann die Blendschutzscheibe sogar bei niedrigen Temperaturen schnell gesteuert werden.

Die Steuerungseinheit 18 gibt das Startsignal START an die Startschaltung 24 ab (Schritt 150). Die Startschaltung 24 erzeugt die Spannung VPP als Antwort auf das Lichtsignal PIN des Lichtsensors 5, 12 oder als Antwort auf das Startsignal START. An der Treiberschaltung 28 liegt daher als Eingangsgröße die Spannung VPP an. Die Treiberschaltung 28 versorgt die Blendschutzscheibe 3 mit der Spannung VPP als Treiberspannung und betreibt die Blendschutzscheibe 3. Wenn weder das Startsignal START noch das Lichtsignal PIN erzeugt werden, so gibt die Treiberschaltung 28 als Eingangsgröße die Betriebsspannung VLCDR an die Blendschutzscheibe 3 ab und betreibt sie dementsprechend.

Die Steuerungseinheit 18 entscheidet, ob das Strahlungssignal RFIN, das vom Strahlungssensor 7, 14 eingegeben wird, größer als ein vorbestimmter Wert ist oder nicht (Schritt 160). An die Steuerungseinheit 18 wird das Strahlungssignal RFIN eingegeben und die Steuerungseinheit 18 entscheidet daher, ob das Schweißen fortgesetzt wird oder nicht. D. h., die Steuerungseinheit 18 prüft bzw. entscheidet, ob elektromagnetische Wellen in einem Frequenzband zwischen 2 KHz und 400 KHz und auch Lichtsignale erzeugt werden, die aufgrund der zum Schweißen verwendeten Schweißmaschine, wie z. B. einer Lichtbogenschweißmaschine, einer Gasschweißmaschine, etc., entstehen.

Die Steuerungseinheit 18 aktiviert das Steuersignal DOUT, wenn das Strahlungssignal RFIN größer als ein vorgegebener Wert ist (Schritt 180).

Ist jedoch das Strahlungssignal RFIN nicht größer als der vorbestimmte Wert, so prüft die Steuerungseinheit 18, ob das Lichtsignal PIN erzeugt wird oder nicht (Schritt 170).

Wird das Lichtsignal PIN erzeugt, so wird das Verfahren mit dem Verfahrensschritt 180 fortgeführt. Ist jedoch das Lichtsignal PIN nicht erzeugt, so wird das Verfahren mit Verfahrensschritt 190 fortgeführt.

In Verfahrensschritt 160, in welchem geprüft wird, ob das Strahlungssignal RFIN erzeugt wird und in Verfahrensschritt 170, in welchem geprüft wird, ob das Lichtsignal PIN erzeugt wird, wird durch die Steuerungseinheit 18 entschieden, ob das Schweißen durchgeführt wird und erzeugt das Steuersignal DOUT, wenn das Strahlungssignal RFIN größer als der vorbestimmte Wert ist oder das Lichtsignal PIN erzeugt ist. Damit bleibt die Blendschutzscheibe 3 durch die Treiberschaltung 28 in Betrieb, d. h. sie bleibt zum Schweißen verdunkelt.

Nachdem der Verfahrensschritt 180 oder der Verfahrensschritt 190 durchgeführt worden ist, schaltet die Steuerungseinheit 18 in einen Pausenmodus um (Schritt 200).

Die oben beschriebenen Verfahrensschritte werden von der Steuerungseinheit 18 wiederholt durchgeführt.

Wie oben beschrieben wurde, schaltet die Steuerungseinheit 18 erfindungsgemäß in einen Betriebsmodus und aktiviert oder desaktiviert die Blendschutzscheibe 3, wenn sich das Lichtsignal PIN ändert. Wenn sich das Lichtsignal PIN nicht ändert, so verbleibt die Steuerungseinheit 18 im Pausenmodus, sodass die aktive Betriebszeit der Steuerungseinheit 18 verkürzt ist. Daher ist der Stromverbrauch der Blendschutzeinrichtung 2 durch Einsatz der erfindungsgemäßen Steuerungseinheit 18 vermindert.

Ebenso erfasst die Steuerungseinheit 18 eine Veränderung des Umgebungslichts, wenn bereits Licht auf die erfindungsgemäße Blendschutzeinrichtung 2 trifft und betreibt die Blendschutzscheibe 3 automatisch, ohne dass der Arbeiter einen Schalter manuell betätigen muss.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform einer elektrischen Schaltung des in Fig. 2 gezeigten erfindungsgemäßen Strahlungssensors 7, 14, der einen Resonator 32, einen Filter 34, eine Komparatorschaltung 36 und eine Integratorschaltung 38 mit einer Zeitkonstante aufweist.

Wie in Fig. 4 dargestellt ist, weist die in Fig. 2 gezeigte Antenne 7 eine Spule L auf.

Im weiteren wird die Anordnung der in Fig. 4 gezeigten Schaltungen im Detail erläutert.

Der Resonator 32 weist eine ersten Widerstand R1 und einem NPN-Transistor Q auf, die in Serie zwischen der Versorgungsspannung VCC und dem Erdungspotential geschaltet sind.

Die Spule L ist mit dem Erdungspotential und dem Gate des NPN-Transistors Q verbunden.

Der Filter 34 weist einen ersten Kondensator C1, einen dritten Widerstand R3 und einen dritten Kondensator C3 auf, die in Serie zwischen dem Kollektor des NPN-Transistors Q und dem Erdungspotential geschaltet sind. Ein zweiter Kondensator C2 und ein zweiter Widerstand R2 sind in Serie zwischen einem Verbindungsknoten des ersten Kondensators C1 mit dem dritten Widerstand R3 und dem Erdungspotential geschaltet. Ein vierter Kondensator C4 und ein vierter Widerstand R4 sind in Serie zwischen einem gemeinsamen Knoten des zweiten Kondensators C2 mit dem zweiten Widerstand R2 und einem gemeinsamen Knoten des dritten Widerstands R3 mit dem dritten Kondensator C3 geschaltet.

Die Komparatorschaltung 36 weist einen sechsten Widerstand R6 und einen siebten Widerstand R7 auf, die in Serie zwischen der Versorgungsspannung und dem Erdungspotential geschaltet sind. Ein Komparator 37 hat einen negativen Anschlusskontakt, der mit dem gemeinsamen Knoten des vierten Kondensators C4 mit dem vierten Widerstand R4 verbunden ist. Ein positiver Anschlusskontakt des Komparators 37 ist mit dem gemeinsamen Knoten des sechsten Widerstands R6 mit dem siebten Widerstand R7 verbunden. Ein neunter Widerstand R9 ist zwischen dem gemeinsamen Knoten des sechsten Widerstands R6 mit dem siebten Widerstand R7 und einem Ausgangskontakt des Komparators 37 geschaltet.

Die Integratorschaltung 38 weist einen mit der Versorgungsspannung und dem Ausgangskontakt des Komparators 37 verbundenen achten Widerstand R8 und einen fünften Kondensator C5 auf, der mit dem Ausgangskontakt des Komparators 37 und dem Erdungspotential verbunden ist.

Die Funktionsweise des Strahlungssensors 14 wird im weiteren erläutert.

Die Spule L erfasst eine elektromagnetische Welle aus der Umgebung der Einrichtung.

Im Resonator 32 wird der Basis des NPN-Transistors Q Strom durch die Spule L zugeführt, wenn durch die Spule L eine elektromagnetische Welle erfasst wird. Das Signal, das der Basis des NPN-Transistors zugeführt wird, ist ein pulsförmiges Signal, und der NPN-Transistor Q wird in Abhängigkeit vom Signal wiederholt an- und ausgeschaltet. Damit wird ein geeignetes Signal der elektromagnetischen Welle an den Kollektor des NPN-Transistors Q ausgegeben. D. h., der Resonator 32 gibt nur ein gewünschtes Signal aus, da die Resonanzfrequenz durch die Induktivität der Spule L und durch die Kapazität und den Widerstand des Transistors Q bestimmt ist.

Der Filter 34 beseitigt das Rauschen des tatsächlichen Signals der elektromagnetischen Welle, die vom Resonator 32 abgegeben werden, und gibt das gefilterte Signal aus.

Die Komparatorschaltung 36 vergleicht die vom Filter 34 abgegebenen Signale mit einer geteilten Spannung, die von einem vom sechsten und siebten Widerstand R6, R7 gebildeten Spannungsteiler zur Verfügung gestellt wird, und erzeugt das Strahlungssignal RFIN. Die Komparatorschaltung 36 zeigt eine Hysterese-Charakteristik, die durch den neunten Widerstand R9 bestimmt wird, der zwischen dem Ausgangskontakt und dem positiven Anschlusskontakt des Komparators 37 geschaltet ist.

Die Integratorschaltung 38 weist einen Integrator auf und glättet das Strahlungssignal RFIN.

D. h., der erfindungsgemäße Elektromagnetische-Wellen- Detektor 14 weist den Resonator 32, den Filter 34, die Komparatorschaltung 36 und die Integratorschaltung 38 mit einer Zeitkonstante auf und detektiert einen Teilbereich eines tatsächlichen Frequenzbands, das durch Schweißen oder durch Schneidbrennen erzeugt wird, und generiert das Strahlungssignal RFIN.

Erfindungsgemäß schaltet die Blendschutzeinrichtung in einen Betriebsmodus, wenn sich das Licht in der Umgebung der Einrichtung ändert, ohne dass dazu ein Schalter manuell betätigt werden muss. Falls sich die Lichtverhältnisse in der Umgebung der Einrichtung nicht ändern, schaltet die Einrichtung automatisch in einen Pausenmodus, sodass die Betriebszeit kurz wird, in der die Steuerungseinheit 18 tatsächlich aktiv ist. Daher ist der Stromverbrauch der Einrichtung reduziert.

Dadurch, dass die Steuerungseinheit 18 als Mikrocomputer ausgelegt ist, der das erfindungsgemäße Ein- und Ausschalten der Blendschutzscheibe 3 in der Blendschutzeinrichtung 2 durchführt, ist die Betriebs- und Ansprechgeschwindigkeit der Einrichtungerhöht.

Ferner steuert das Verfahren die Blendschutzeinrichtung 2 derart, dass die Blendschutzscheibe 3 durch Erfassen bzw. Detektieren von Licht und/oder elektromagnetischen Wellen aktiviert (Blendschutzscheibe 3 ist opak) bzw. desaktiviert wird (Blendschutzscheibe 3 ist wieder transparent), wobei das Licht bzw. die elektromagnetischen Wellen durch Schweißen oder Schneidbrennen erzeugt werden. Dadurch wird eine Fehlfunktion der Einrichtung verhindert, die durch fremde Lichtquellen oder durch fremde elektromagnetische Störwellen verursacht wird.

Bezugszeichen

1

Schutzmaske

2

Blendschutzeinrichtung

3

Blendschutzscheibe

4

Solarzelle

5

Lichtsensor

6

Temperatursensor

7

Antenne

8

Intensitätsregler

10

Spannungsgenerator

12

Lichtsensor (Lichtsignaldetektor)

14

Strahlungssensor (Strahlungsdetektor, Elektromagnetische-Wellen-Detektor)

16

Temperatursensor (Temperaturdetektor)

18

Steuerungseinheit

20

Oszillator

22

Energiegenerator

24

Startschaltung

26

Intensitätssteuerungseinheit

28

Treiberschaltung

32

Resonator

34

Filter

36

Komparatorschaltung

37

Komparator

38

Integratorschaltung
C_n

Kondensatoren
L Spule
Q NPN-Transistor
R_n

Widerstände
Spannungen
VSO Ausgangsspannung der Solarzelle

4

VCC Ausgangsspannung des Spannungsgenerators

10

VSOC Oszillatorspannung
VPP Startspannung
VLCD Steuerspannung
VLCDR Betriebsspannung
Signale
PIN Lichtsignal
RFIN Strahlungssignal
THIN Temperatursignal
START Startsignal
DOUT Steuersignal
- Treiberspannung (Steuerung der Blendschutzscheibe

3

; Potential zwischen Treiberschaltung

28

und Blendschutzscheibe

3

)

Claims

1. Blendschutzeinrichtung, aufweisend:
eine Blendschutzscheibe (3), deren optische Transmission durch eine Treiberspannung (28 ↔ 3) einstellbar ist;
zur Stromversorgung der Blendschutzeinrichtung (2) eine Solarzelle (4), die beim Auftreffen von Licht eine Solarspannung (VSO) erzeugt;
einen Spannungsgenerator (10), der den von der Solarzelle (4) erzeugten Strom zwischenspeichert und seinerseits eine Spannung (VCC) generiert;
einen optischen Sensor (5, 12) zum Erzeugen eines Lichtsignals (PIN) durch Detektieren des Umgebungslichts;
einen nicht-optischen Sensor (7, 14; 6, 16) zum Erzeugen eines Strahlungssignals (RFIN) durch Detektieren einer elektromagnetischen Welle;
eine mit der vom Spannungsgenerator (10) generierten Spannung (VCC) betriebene Steuerungseinheit (18), die wenigstens das Lichtsignal (PIN) und das Strahlungssignal (RFIN) empfängt und die die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) aufgrund der eingelesenen Signale (PIN, RFIN) und aufgrund eines von ihr erzeugten Startsignals (START) bzw. Steuersignals (DOUT) steuert; und
ein Treibermittel zum schnellen Herabsetzen der optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3), wobei das Treibermittel die Treiberspannung (28 ↔ 3) durch Empfangen einer Startspannung (VPP) als Antwort auf das Startsignal (START) oder durch Empfangen einer Betriebsspannung (VLCDR) als Antwort auf das Steuersignal (DOUT) an die Blendschutzscheibe (3) vermittelt;
wobei die Steuerungseinheit (18)
sich selbst in einen Anfangszustand zurücksetzt, wenn die Blendschutzeinrichtung (2) eingeschaltet wird (Schritt Start) und die Solarspannung (VSO) erzeugt wird (Schritt 100);
in einen Betriebsmodus schaltet (Schritt 120), wenn eine Änderung des Lichtsignals (PIN) detektiert wird (Schritt 110);
prüft, ob das Steuersignal (DOUT) aktiv ist (Schritt 130);
das Steuersignal (DOUT) desaktiviert (Schritt 190), wenn das Steuersignal (DOUT) im vorherigen Betriebsmodus aktiv war (Schritt 130) und dann in einen energiesparenden Pausenmodus schaltet (Schritt 200) und auf eine Änderung des Lichtsignals (PIN, Schritt 110) wartet;
für den Fall, dass das Steuersignal (DOUT) vorher desaktiviert war, das Startsignal (START) erzeugt und dieses an das Treibermittel abgibt (Schritt 150), das daraufhin die Blendschutzscheibe (3) mit der Startspannung (VPP) versorgt und deren optische Transmission schnell herabsetzt;
anschließend entweder das Steuersignal (DOUT) an das Treibermittel zur Beibehaltung der herabgesetzten optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3) abgibt (Schritt 180), wenn das Lichtsignal (PIN, Schritt 170) und/oder das Strahlungssignal (RFIN, Schritt 160) erzeugt ist, oder das Steuersignal (DOUT) desaktiviert (Schritt 190) und die ursprüngliche optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) wieder herstellt, wenn das Lichtsignal (PIN, Schritt 170) und/oder das Strahlungssignal (RFIN, Schritt 160) im Betriebsmodus nicht erzeugt ist; und danach
in den energiesparenden Pausenmodus schaltet (Schritt 200) und auf eine erneute Änderung des Lichtsignals (PIN, Schritt 110) wartet.

2. Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der nicht-optische Sensor (7, 14; 6, 16) ferner ein Temperatursignal (THIN) durch Abtasten der Umgebungstemperatur erzeugen kann.

3. Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Treibermittel ferner aufweist:
einen Oszillator (20) zum Erzeugen einer Oszillationsspannung (VOSC) durch die Solarspannung (VSO);
einen Energiegenerator (22) zum Erzeugen der Startspannung (VPP) und einer Steuerspannung (VLCD) durch Verstärken der Oszillationsspannung (VSOC);
eine Startschaltung (24) zur Ausgabe der Startspannung (VPP) als Antwort auf das Startsignal (START);
eine Intensitätssteuerungseinheit (26) zum Einstellen der minimalen optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3), wobei mittels der Intensitätssteuerungseinheit (26) die Betriebsspannung (VLCDR) regulierbar ist; und
eine Treiberschaltung (28), die durch das Steuersignal (DOUT) aktiviert wird und die die Treiberspannung (28 ↔ 3) durch Empfangen der Startspannung (VPP) oder der Betriebsspannung (VLCDR) an die Blendschutzscheibe (3) vermittelt.

4. Blendschutzeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der nicht-optische Sensor (7, 14; 6, 16) aufweist:
eine Antenne (7) zum Empfangen von elektromagnetischen Wellen;
einen Resonator (32), in welchem die durch die Antenne (7) empfangene elektromagnetische Welle in Resonanz tritt;
einen Filter (34) zum Detektieren eines Frequenzsignals aus einem tatsächlichen Ausgangssignalfrequenzband des Resonators (32);
einen Komparator (37) zum Vergleichen des Frequenzsignals des Filters (34) mit einem vorbestimmten Wert; und
eine Integratorschaltung (38) zum Glätten des Ausgangssignals (Strahlungssignal RFIN) des Komparators (37).

5. Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 4, wobei die Antenne (7) eine Spule (L) aufweist.

6. Blendschutzeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Blendschutzscheibe (3) einen Flüssigkristallschirm aufweist.

7. Verfahren zum Steuern einer Blendschutzeinrichtung mit einer Blendschutzscheibe (3); einem Lichtsensor (5, 12) zum Erzeugen eines Lichtsignals (PIN) durch Detektieren des Umgebungslichts; einem Strahlungssensor (7, 14) zum Erzeugen eines Strahlungssignals (RFIN) durch Detektieren einer elektromagnetischen Welle; und einer Steuerungseinheit (18) zum Einstellen der optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3) durch Empfangen des Lichtsignals (PIN) und des Strahlungssignals (RFIN); wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Schalten in einen Betriebsmodus (Schritt 120), wenn sich das Lichtsignal (PIN) ändert (Schritt 110);
Betreiben der Blendschutzscheibe (3) derart, dass deren optische Transmission schnell herabgesetzt wird (Schritt 150), wenn die Blendschutzscheibe (3) im vorherigen Betriebsmodus transparent war (Schritt 130 → Schritt 140) und zusätzlich das Lichtsignal (PIN, Schritt 170) und/oder das Strahlungssignal (RFIN, Schritt 160) erzeugt ist, und dass die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) wieder hergestellt wird (Schritt 190), wenn die Blendschutzscheibe (3) im vorherigen Betriebsmodus opak (Schritt 130 → Schritt 190) war; und
Schalten der Blendschutzscheibe (3) in einen energiesparenden Pausenmodus (Schritt 200) und Warten auf eine Änderung des Lichtsignals (PIN, Schritt 110).

8. Verfahren zum Steuern einer Blendschutzeinrichtung mit einer Blendschutzscheibe (3); einem Lichtsensor (5, 12) zum Erzeugen eines Lichtsignals (PIN) durch Detektieren des Umgebungslichts; einem Strahlungssensor (7, 14) zum Erzeugen eines Strahlungssignals (RFIN) durch Detektieren einer elektromagnetischen Welle; einem Temperatursensor (6, 16) zum Erzeugen eines Temperatursignals (THIN) durch Detektieren der Umgebungstemperatur; und einer Steuerungseinheit (18) zum Einstellen der optischen Transmission der Blendschutzscheibe (3) durch Empfangen des Lichtsignals (PIN), des Strahlungssignals (RFIN) und des Temperatursignals (THIN);
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
Schalten in einen Betriebsmodus (Schritt 120), wenn sich das Lichtsignal (PIN) ändert (Schritt 110);
Betreiben der Blendschutzscheibe (3) derart, dass deren Startdauer aufgrund des Temperatursignals (THIN) gesteuert wird (Schritt 140, 150) und deren optische Transmission schnell herabgesetzt wird (Schritt 150), wenn die Blendschutzscheibe (3) im vorherigen Betriebsmodus transparent war (Schritt 130 → Schritt 140) und zusätzlich das Lichtsignal (PIN, Schritt 170) und/oder das Strahlungssignal (RFIN, Schritt 160) erzeugt ist, und dass die optische Transmission der Blendschutzscheibe (3) wieder hergestellt wird (Schritt 190), wenn die Blendschutzscheibe (3) im vorherigen Betriebsmodus opak (Schritt 130 → Schritt 190) war; und
Schalten der Blendschutzscheibe (3) in einen energiesparenden Pausenmodus (Schritt 200) und Warten auf eine Änderung des Lichtsignals (PIN, Schritt 110).

9. Verfahren zum Steuern der Blendschutzeinrichtung gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die Blendschutzscheibe (3) einen Flüssigkristallschirm aufweist.