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Lichtschranke Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschranke mit
einem Lichtsignale periodisch ausstrahlenden Sender. Als Sender kann eine Lumineszenzdiode
verwendet werden, die bei Beaufschlagung mit Spannung sichtbares oder unsichtbares
Licht aussendet.
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Es ist bereits eine Lichtschranke mit einem Lichtsignale periodisch
ausstrahlenden Sender bekannt, in der dem Empfänger ein selektiver Verstärker mit
Doppel-TGlied nachgeschaltet ist.
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Durch die-Auswertung der Grundwelle des-periodisch übertragenen Signals
werden Störungen der Lichtschranke durch Gleich- oder Wechselbeleuchtung weitgehend
vermieden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl-die Ansprechempfindlichkeit
und damit die Reichweite als auch die Störsicherheit der eingangs erwähnten Lichtschranke
zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfänger
mit Auswertschaltungen verbunden ist und daß eine positive Rückkopplung zwischen
Empfänger und Sender vorhanden ist.
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Wird die Ubertragungsstrecke zwischen Sender und Empfänger durch einen
Gegenstand unterbrochen, dann setzt die Schwingungsübertragung auf dem Rückkopplungsweg
aus. Dadurch werden im Sender
keine Schwingungen mehr erzeugt. Erst
nach der Freigabe des Ubertragungswegs zwischen Sender und Empfänger entstehen Schwingungen,
deren Amplituden verzögert ansteigen.
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Um durch den Sender kurze Impulse mit langen Impulspausen ausstrahlen
zu können, ist in einer bevorzugten Weiterbildung der erfindunggemäßen Anordnung
vorgesehen, daß im Rückkopplungszweig eine monostabile Kippstufe ungeordnet ist,
deren Ausgang an eine weitere, durch getrennte Startsignale anregbare monostabile
Kippstufe angeschlossen ist, die mit dem Sender verbunden ist. Die Anordnung hat
den Vorteil, daß kein Gleichlicht übertragen zu werden braucht. Damit vermindert
sich die Erwärmung des Senders. Durch die Anwendung einer kurzen Impulsdauer und
einer langen Impulspause wird die Erwärmung des Senders ebenfalls stark herabgesetzt.
Die Anordnung kann mit der zulässigen Erwärmung des Senders betrieben werden, indem
die Amplituden der Lichtimpulse entsprechend groß eingestellt werden.
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Damit wird die Reichweite der Lichtschranke gegenüber bekannten Anordnungen
erheblich vergrößert.
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Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß dem Empfänger eine
monostabile Kippstufe nachgeschaltet ist, deren invertierter,eusgang mit einem UND-Glied
verbunden ist, dessen zweiter Eingang an den Empfänger angeschlossen ist, und daß
die Verweilzeit der monostabilen Kippstufe kleiner als die Impulsdauer der Sendeimpulse
ist. Die Anordnung leitet nur Impulse einer bestimmten Mindestdaueir, die auf die
Sendeimpulsdauer abgestimmt ist, an die Gleichrichterschaltung und den Rückkopplungszweig.
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Da hierdurch Störimpulse kurzer Dauer keinen Einfluß auf die Schaltung
ausüben können, wird die Störunterdrückung verbessert.
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Eine zweckmßige Ausführungsform ist derart ausgebildet, daß dem Empfänger
drei monostabile Kippstufe nachgeschaltet sind, daß die Verweilzeit der ersten Kippstufe
kleiner und die Verweilzeit der zweiten Kippstufe größer als die Impulsdauer der
Impulse des Senders ist, daß die Verweilzeit der dritten Kippstufe kleiner als die
Periode der Impulse ist, daß der invertierte Ausgang der ersten Kippstufe und der
nichtinvertierte Ausgang der zweiten
Kippstufe auf Eingänge eines
UND-Glieds geführt sind, dessen Ausgang an den vorbereitenden Eingang eines Flipflops
angeschlossen ist, dessen auslösender Eingang mit dem Empfänger verbunden ist, und
daß der "Lösch"-Eingang des Flipflops an den invertierten Ausgang der dritten Kippstufe
angeschlossen ist.
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Die Schaltung sperrt Impulse, deren Dauer eine Mindestmpulsdauer unterschreitet,
sowie Impulse, die einesmaximale Dauer überschreiten. Mindesffmpulsdauer und maximale
Dauer sind auf die Impulse des Senders abgestimmt, Dadurch findet eine Impulssiebung
statt, die eine besonders gute Störunterdrückung bewirkt.
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Ausführungsbeispiele der Erfingung werden im folgenden an Hand.
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einer Zeichnung naher erläutert.
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Fig. 1 eine Lichtschranke mit Gleich- und Wechsellichtübertragung,
Fig. 2 ein Zeitdiagramm von Signalen der Schaltung gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Lichtschranke,
die Lichtimpulse aussendet, Fig. 4 ein Zeitdiagramm von Signalen der Schaltung gemäß
Fig. 3, Fig. 5 eine Siebschaltung für eine Mindestimpulsdauer.
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Eine Lumineszenzdiode 1 ist an einen Resonanzkreis 2 angeschlossen.
Eine Photodiode 3 dient zum Empfang der von der Diodel ausgesandten Signale. Die
Photodiode 3 ist mit einem Verstärker 4 verbunden, der eine Gleichrichterschaltung
5 speist. Der Gleichrichterschaltung 5 ist ein Kondensator 6 nachgeschaltet. Zwischen
dem Ausgang des Verstärkers 4 und dem Resonanzkreis 2 besteht eine Rückkopplungsverbindung
7.
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Wenn die vbertragungsstrecke zwischen den Elementen 1 und 3 nicht
unterbrochen ist, sendet die Diode ein Lichtsignal A, das aus einemGeichlicht- und
einem Wechsellichtanteil besteht.
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Nach der Unterbrechung der Ubertragungsstrecke verschwindet der Wechsellichtanteil
und es bleibt nur der Gleichlichtanteil 8 übrig. Wird die Übertragungsstrecke wieder
freigegeben, dann
vüberlagern sich dem Gleichlichtanteil Schwingungen,
deren Amplitude allmählich zunimmt.
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Der Verstärker 4 kann als Wechselstromverstärker ausgebildet sein.
Falls eine Schwingung vorhanden ist, führt der Ausgang des Kondensators 6 eine Gleichspannung
9. Wenn keine Schwingungen vorhanden sind, liegt am Kondensator 6 das Potential
null an.
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In der in Fig. 3 gezeigten Lichtschranke wird eine Lumineszenzdiode
10 von einer monostabilen Kippstufe 11 gespeist, deren Eingang mit einem ODER-Glied
12 verbunden ist. Ein Eingang 13 des ODER-Glieds 12 ist für die Zufuhr von Startsignalen
vorgesehen.
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Zum Empfang der von der Diode 10 ausgesandten Lichtimpulse 23 dient
eine Photodiode 14, an die drei monostabile Kippstufe 15, 16, 17 und der auslösende
Eingang eines Flipflops 20 angeschlossen sind. Eingänge eines UND-Glieds 19 sind
mit dem invertierten Ausgang der Kippstufe 15 und dem nichtinvertierten Ausgang
der Kippstufe 16 verbunden. Das UND-Glied 19 speist den vorbereitenden Setz-Eingang
18 des Flipflops 20. Das Flipflop 20 steht einerseits mit einem Tiefpaß 21 und andererseits
mit einer monostabilen Kippstufe 22 in Verbindung, deren Ausgang auf den zweiten
Eingang des ODER-Glieds 12 geführt ist.
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Die Photodiode 14 leitet die empfangenen Impulse 23 an die Kippstufen
15, 16, 17 und den auslösenden Eingang des Flipflops 20 weiter, solange der Ubertragungsweg
zwischen den Elementen 10, 14 nicht durch einen Gegenstand unterbrochen ist. Durch
Beleuchtungsechwankungen können an der Diode 14 auch Störspannungen 24, 25 entstehen.
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Die monostabile Kippstufe 15 wird von den Spannungen 23, 24, 25 angeregt
und gibt Rechteckimpulse 26 ab. Die monostabilen Kippstufen 16, 17 werden von den
Spannungen 23, 24, 25 ebenfalls angeregt und geben Rechteckimpulse 27, 28 ab.
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Das Flipflop 20 ist nur dann vorbereitet, wenn die kippstufe <5
am invertierten Ausgang und die Kippstufe 16 am nichtinvertierten Ausgang hohe Signalpegel
führen. Während dieser Zeit setzen die negativ verlaufenden Flanken der Impulse
23 das Flipflop 20. Am nichtinvertierten Ausgang des Flipflops 20 entstehen Impulse
30.
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Die abfallende Flanke der Störspannung 24 wirkt sich aV! das Flipflop
20 nicht aus, da dieses zum Zeitpunkt des Auftretens dieser Flanke bereits gesetzt
ist. Die abfallende Flanke der Störspannung 25 übt gleichfalls keinen Einfluß auf
das Flipflop 20 aus, da sie zu'einem Zeitpunkt am Flipflop 20 ankommt, an dem dieses
nicht vorbereitet ist. Man kann die aus den Elementen 15, 16, 17, 19 und 20 bestehende
Anordnung als Zeitbandpaß" für Impulse bezeichnen, da nur Impulse mit einer bestimmten
Mindestdauer und einer Maximaldauer weitergeleitet werden.
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Die Impulse 30 regen mit ihren positiven Flanken die Kippstufe 22'an,
die Impulse 31 abgibt. Durch die negativ verlaufende Flanke der Impulse 31 wird
die Kippstufe 11 angestoßen, die daraufhin die Impulse 23 der Diode 10 zuführt.
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Wird die übergangsstrecke zwischen den Elementen 10 und 14 durch Gegenstände
unterbrochen, dann entstehen keine Signale 30 am Ausgang des Flipflops 20. Die Impulsübertragung
über den Rückkopplungsweg setzt aus und am Ausgang des Tiefpasses 21 tritt ein niedriger
Signalpegel auf. Die Schwingung kann erst wieder in Gang gesetzt werden, wenn der
Gegenstand den Sbertragungsweg verlassen hat und auf den Eingang 13 ein Startsignal
gegeben wird.
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In' F'ig. 5 ist eine Schaltung gezeigt, die aus einer monostabilen
Kippstufe 32 besteht, deren invertiertem Ausgang ein UND-Glied 33 nachgeschaltet
ist, dessen zweiter Eingang zum Eingang der Kippstufe 32 parallel geschaltet ist
Diese Schaltung leitet nur Impulse einer bestimmten Mindestdauer an den Ausgang
des TYND-Glieds 33 weiter.
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Die Schaltung gemäß Fig. 5 kann in der Schaltung gemäß Fig. 3 die
aus den Elementen 15, 16, 17, 19 und 20 bestehende Anordnung ersetzen. Die Verweilzeit
der Kippstufe 32 muß kleiner sein als die Dauer der Impulse 23. Mit der Schaltung
gemäß Fig.5 lassen sich kurzzeitige Störimpulse entsprechend der Spannung 24 unterdrücken.
Die Schaltung wirkt als sog. "Langzeitpaß".