DE2059656A1

DE2059656A1 - Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltwelle

Info

Publication number: DE2059656A1
Application number: DE19702059656
Authority: DE
Inventors: Alfons Endl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1970-12-04
Filing date: 1970-12-04
Publication date: 1972-06-29

Description

Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltschwelle.
Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltschwelle. Bei bekannten Lichtschranken ändert sich diese Schwelle bei einer Änderung der Lichtintensität der Strahlungsquelle oder bei Verstärkerdrift des Photozellenverstärkers. Soll die Lichtschranke nur dann ein Signal abgeben, wenn der Strahlengang mehr oder weniger vollständig abgedeckt ist, so spielt dies keine Rolle. In manchen Fällen soll die Lichtschranke jedoch bei einer vorbestimmten Teilabdeckung ein Signal erzeugen, wenn nämlich das Eintauchen eines Gegenstandes signalisiert werden soll, oder wenn der Gegenstand selbst nur einen Teil des Lichtbündelquerschnitts abschattet.
In diesen Fällen verwendet man Lichtschranken, bei denen die Schaltschwelle konstant gehalten wird. Dies geschieht bspw. dadurch, daß durch eine zweite Photozelle die Abstrahlung der Lichtquelle über -wacht und reguliert wird. Dabei wird aber eine Änderung der Ver -stärkung der nachgeschalteten Verstärker nicht erfasst, so daß diese Methode für höhere Genauigkeitsanforderungen nicht ausreicht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke zu schaffen die sich durch eine sehr hohe Konstanz der Schaltschwelle bei allen möglichen Änderungen der elektrischen Parametern auszeichnet.
Dies wird dadurch erreicht, daß ein erster Schalter vorgesehen ist, der die von den beiden photoelektrischen Wandlern erzeugten Signale ab -wechselnd einem Verstärker zuführt, daß ein nachgeschalteter synchron arbeitender zweiter Schalter die verstärkten Signale wieder trennt und auf einen Arbeitskreis und einen Überwachungskreis verteilt, und daß das im Überwachungskreis erzeugte Gleichspannungssignal in einem Differenzverstärker mit einer Konstantspannungsquelle entnommenen Gleichspannung verglichen und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers zur Regelung der Abstrahlung der Strahlungsquelle oder zur Regelung des Verstärkungsgrades des gemeinsamen Verstärkers benützt wird.
Eine besonders vorteilhafte Schaltung ergibt sich, wenn als Strahlungs -quelle eine Lumineszenzdiode verwendet wird und dabei die Regelung an dem zum Betrieb dieser Diode vorgesehenen Impulsverstärker erfolgt.
Als Schalter werden zweckmäßigerweise kontaktlose elektronische Schalte r in Halbleiterbauweise verwendet.
In den Figuren ist ein Avsführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine mögliche optische Anordnung einer Lichtschranke, wobei eine Reflexlichtschranke gezeigt ist, bei der die notwendige Trennung von Sende - und Empfangslichtstrom durch ein keilförmiges Element erfolgt.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Schaltung unter Verwendung einer Lum i neszenzdiode als Strahlungsquelle und Fig. 3 die dabei auftretenden Impulsdiagramme.
Die Arbeitsweise der Lichtschranke ist folgende: Die in Fig. 1 von der Strahlungsquelle 1 ausgesandte Strahlung fällt gleichzeitig auf die beiden photoelektrischen Wandler 2 und 3, wobei der Wandler 2 das Licht empfängt, das über die zu überwachende Strecke gelaufen ist und vom Reflektor 4 zurückgeworfen wird. Der Wandler 3, der zur Überwachung dient, kann direkt vom Licht innerhalb der Lichtschranke beaufschlagt werden, also bspw. von dem vom Keil 5 reflektierten Licht.
Beide Empfänger 2 und 3 erzeugen somit synchrone Signale, von denen jeweils eines über einen elektronischen Schalter 6 auf einmgemeinsamen Ve stärker 7 arbeitet. Nach entsprechender Verstärkung werden die Signalfolgen durch einen weiteren elektronischen Schalter 8 wieder getrennt, und zwar gelangt das vom photoelektrischen Wandler 2 erzeugte Signal in einen Arbeitskreis, der aus einem Gleichrichter 9 und einem nachfolgenden Schwellwertschalter 10 und dem Relais 11 besteht. Dieser Zweig der Schaltung kann jedoch auch einen Proportionalausgang besitzen, wenn die Lichtschranke für Messzwecke verwendet wird.
Das vom Empfänger 3 erzeugte Signal wird durch den Schalter 8 einem Überwachungskreis zugeführt und dort in einer Stufe 12 gleichgerichtet.
Die so erzeugte Gleichspannung dient als Eingangssignal für einen Differenzverstärker 13, an dessen zweiten Eingang eine konstante Spannungsquelle 14 als Vergleich anliegt. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 13 wird zur Regelung der Impulshöhe der Strahlungsquelle 1 verwendet, sie kann aber auch zur Regelung der Verstärkung des gemeinsamen Ver -stärkers 7 verwendet werden.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Regelung mit Hilfe des Verstärkers 15, der die von einem Impulsgenerator 16 erzeugten Impulse soweit verstärkt, daß sie für den Betrieb der Lumineszenzdiode 1 aus -reichen.
Bei der Erzeugung der Impulsfolgen im Generator 16 gemäß Fig. 3a wird gleichzeitig in einer Verzögerungsstufe 17 eine Impulsfolge gemäß Fig. 3b mit konstanter Verzögerung erzeugt. Von dieser Impulsfolge wird ein Binäruntersetzer 18 betrieben, der Rechteckimpulse gemäß Fig. 3c mit der halben Folgefrequenz erzeugt. Diese Impulsfolge steuert die beiden elektronischen Schalter 6 und 8 vor und nach dem Verstärker 7, so daß die von den Empfängern 2 und 3 erzeugten Signale abwechselnd auf beide Kreise ver teilt werden. Fig. 3d entspricht dabei bspw. der Impulsfolge im Arbeitskreis und Fig. 3e der Impulsfolge im Überwachungskreis.
Schwankt nun die Strahlungsleistung der Diode 1 oder der Verstärkungsgrad des Verstärkers 7, so erfolgt über den Differenzverstärker 13 eine Nachregelung des Verstärkers 15, bis die eingestellte Impulshöhe wieder erreicht ist. Wie bereits erwähnt, kann anstelle des Impulsverstärkers 15 auch eine Regelung des gemeinsamen Verstärkers 7 mit demselben Erfolg durchgeführt werden.
Der Arbeitskreis 9, 10, 11 erzeugt das eigentliche Ausgangssignal. Anstelle des Schwellwertschalters t0 0 und des Relais 11 kann auch ein Proportionalausgang verwendet und ein Meßgerät angeschlossen werden. In diesem Fall kann die Lichtschranke für die Messung der Transmission einer Meßstecke oder zum Messen der Eintauchtiefe eines Gegenstandes verwendet werden.
Der zweite photoelektrische Wandler 3' kann, wie dies in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist, auch außerhalb der Lichtschranke angeordnet werden. Dann werden in bekannter Weise Verschmutzungen der Optik mit erfaßt und ebenfalls kompensiert.

Claims

Ans p rü ch e

1¾ Lichtschranke mit einer Schaltung zum Konstanthalten der Schaltschwelle, wobei ein zweiter photoelektrischer Wandler vorgesehen ist, der direkt vom Licht der Strahlungsquelle beleuchtet wird dadurch gekennzeichnet daß ein erster Schalter (6) vorgesehen ist, der die von den beiden photoelektrischen Wandler (2,3) erzeugten Signale abwechselnd einem Verstärker (7) zuführt, daß ein nachgeschalteter, synchron arbeitender zweiter Schalter (8) die ver -stärkten Signale wieder trennt und auf einen Arbeitskreis (9,10,11) und einen Überwachungskreis (12,13) verteilt, und daß das im Über wachungskreis erzeugte Gl eichspannungssignal in einem Differenzverstärker (13) mit einer Konstantspannungsquelle (14) entnommenen Gleichspannung verglichen und das Ausgangssignal des Differenzverstärkers (13) zur Regelung des Verstärkungsgrades des gemeinsamen Verstärkers (7) benützt wird.
2. Lichtschranke nach Anspruch 1., dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungsquelle (1) eine Lumineszenzdiode verwendet wird und daß die Regelung an dem zum Betrieb der Lumineszenzdiode vorgesehenen Impulsverstärker (15) erfolgt.
3. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied (17) vorgesehen ist, das vom Impulsgenerator (t6) für die Lumineszenzdiode (1) angesteuert wird, undß die verzögerte Impulsfolge in einem Binäruntersetzer (18) untersetzt und zur synchronen Steuerung der Schalter (6, 8) verwendet wird.
4. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (5, 8) elektronische Halbleiterelemente verwendet werden.
5. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite photoelektrische Wandler ( außerhalb der optischen Teile der Lichtschranke angeordnet ist.
6. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitskreis ein Proportionalausgang verwendet wird, der ein der Transmission der Meßstrecke proportionales Ausgangssignal erzeugt.

L e e r s e i t e