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DE2462687C2 - Lichtschranke - Google Patents

Lichtschranke

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Publication number
DE2462687C2
DE2462687C2 DE19742462687 DE2462687A DE2462687C2 DE 2462687 C2 DE2462687 C2 DE 2462687C2 DE 19742462687 DE19742462687 DE 19742462687 DE 2462687 A DE2462687 A DE 2462687A DE 2462687 C2 DE2462687 C2 DE 2462687C2
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DE
Germany
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light
rectifier
thyristor
capacitor
light barrier
Prior art date
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Expired
Application number
DE19742462687
Other languages
English (en)
Other versions
DE2462687B1 (de
Inventor
Juergen 7809 Buchholz Erdmann
Arthur Dipl.-Ing. Dr. 7809 Denzlingen Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Original Assignee
Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Erwin Sick GmbH Optik Elektronik filed Critical Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
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Publication of DE2462687B1 publication Critical patent/DE2462687B1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2462687C2 publication Critical patent/DE2462687C2/de
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver
    • G01V8/14Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver using reflectors

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  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • Optical Radar Systems And Details Thereof (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke der im Oberbegriff des Anspruchs 1 niedergelegten Art
Eine solche Lichtschranke, die überdies nach dem Autokollimationspnrizip arbeitet, d. h. bei der Lichtsender, Lichtempfänger, Anzeigeteil, Netzgerät und alle optische Teile mit Ausnahme eines am anderen Ende der Meßstrecke angeordneten Reflexionsspiegels in einem einzigen Gehäuse untergebracht sind, ist beispielsweise der US-PS 38 42 257 entnehmbar. Bei dieser bekannten Vorrichtung besitzen Lichtsender und Lichtempfänger einen gemeinsammen mit einer relativ hohen Frequenz schwingenden Oszillator, der im wesentlichen aus einem dit vom Lichtempfänger abgegebenen elektrischen Signale verstärkenden und mit seinem Ausgangssignal den Lichtsender ansteuern den integrierten Operationsverstärker besteht, der durch seine externe Beschallung so stark bedämpft ist, daß er nur solange zu schwingen vermag, wie ein Teil seines Ausgangssignals über einen Rückkopplungspfad auf seinen Eingang zurückgeführt wird Diesen Rückkopplungspfad bildet die optische Meßstrecke, bzw. das beim Fehlen eines Hindernisses in dieser Meßstrecke vom Lichtsender zum Lichtempfänger gelangende Licht. Tritt ein Hindernis in die Meßstrecke ein, so wird dieser Rückkopplungspfad unterbrochen und der Oszillator hört auf, mit der durch seine WC-Komponenten definierten Frequenz zu schwingen. Hierdurch sinkt seine über einen Kondensator ausgekoppelte und gleichgerichtete Ausgangsspannung unter einen vorgegebenen Wert, was von dem nachgeschalteten Schwellwertschalter erkannt und in ein entsprechendes Schaltsignal umgesetzt wird.
Diese Anordnung vermag jedoch nur dann einwand· frei zu arbeilen, wenn sie mit uner sorgfältig stabilisierten Gleichspannung versorgt wird. Aus diesem Grund weist die Lichtschranke gemäß der US-PS 38 42 257 ein elektronisches Netzteil auf, das neben einem Transformator, einem Voll weg-Gleichrichter und Glättungskondensatoren auch eine die Basisspannung eines Längstransistors festlegende Zenerdiode umfaßt.
Eine solche Anordnung ist sowohl wegen der durch sie bedingten Kosten als auch wegen ihres Raumbedar-
fes nur schwer mit den an moderne Lichtschranken zu stellenden Anforderungen vereinbar, die dahin gehen, daß immer kleinere, leichtere und kostengünstigere Geräte verlangt werden, deren Ansprechempfindlichkeit und Zuverlässigkeit jedoch keinesfalls hinter den ί wesentlich aufwendigeren älteren Geräten zurückbleiben sollen.
Um diesen Anforderungen besser gerecht werden zu können, ist es wünschenswert, Geräte zu entwickeln, deren Versorgungs-Gleichspannung weit weniger auf- in wendig stabilisiert ist, damit aber auch in wesentlich weiteren Grenzen als bisher schwanken kann. Wolke man bei einem solchen Gerät einen rückgekoppelten Oszillator verwenden, wie er in der US-PS 38 42 257 beschrieben ist, so hätte dies zur Folge, daß der Oszillator aufgrund der möglichen starken Versorgungsspannungs-Schwankungen zeitweise aufhören würde, zu schwingen, ohne daß in der Meßstrecke ein Hindernis vorhanden ist, bzw. umgekehrt bei vorhandenem Hindernis in der Meßstrecke zu Schwingungen -Ό angeregt werden könnte.
Ähnliches gilt auch für die in der US-PS 5l 23 737 beschriebene Lichtschranke, bei der zwar der die Lichtquellen ansteuernde Leistungsoszillator mit einer mit nur sehr geringem Aufwand aus der Netz-Wechselspannung abgeleiteten Gleichspannung versorgt wird, aber die die Schwingungsfrequen? festlegenden Schaltkreise, nämlich der den Leistungsoszillator zwangsweise triggernde Taktgenerator sowie der bzw. die Liditempfänger von einem eigenen, einen weit größeren w Stabilisierungsaufwand treibenden Netzteil mit Gleichspannung versorgt werden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschranke der eingangs beschriebenen Art so weiterzubilden, daß sie auch dann noch a einwandfrei funktioniert wenn die Arbeitsfrequenz des den Lichtsender ansteuernden Impulsgenerator innerhalb weiter Grenzen schwankt
Zur Lösunp dieser Aufgabe sieht die Erfindung die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wiedergegebe- ίο nen Maßnahmen vor.
Solange sich kein Hindernis in der Meßstrecke befindet, besitzen also die vom Impulsverstärker abgegebenen Impulse, deren Folgefrequenz gleich der Arbeitsfrequenz des den Lichtsender angesteuernden Impulsgenerators ist, eine ausreichend große Amplitude, um den Sägezahngenerator, dessen Ausgangsspannung im Ansteigen begriffen ist und ohne die Triggerung durch den Impulsverstärker weiter ansteigen würde, so rechtzeitig zu triggern, daß seine v> Ausgangsspannung wieder auf einen niederen Wert abfällt, bevor sie einen zur Auslösung des Schwellwertschalter ausreichenden Pegel erlangt hat. Diese Arbeitsweise ist innerhalb eines weiten Bereiches unabhängig vom konkreten Wert der Folgefrequenz der v> vom Impulsverstärker abgegebenen Triggerimpulse, da das Ansteigen der Ausgangsspannung des Sägezahngenerators mit einer vorgegebenen Zeitkonstante erfolgt, was umgekehrt bedeutet, daß die Triggerimpulse lediglich einen bestimmten zeitlichen Maximalab- 6i» stand nicht überschreiten dürfen, damit der Sägezahngenerator bei fehlendem Hindernis in der Meßstrecke rechtzeitig zum Herunterschalten seiner Ausgangsspannung veranlaßt wird. Die Folgefrequenz der Triggerimpulse ist also lediglich nach unten hin begrenzt, kann f> jedoch oberhalb dieses unteren Grenzwertes in nahezu beliebiger Weise schwenken, ohne daß die Funktionsfähigkeit der erfindungsgemäßen Lichtschranke hierdurch beeinträchtigt würde.
Darüber hinaus ist es aufgrund der Tatsache, daß der den Lichtsender ansteuernde Impulsgenerator und der Sägezahngenerator aus demselben Netzgerät gespeist werden, möglich, die die Zeitkonstante des Sägezahngenerators beeinflussenden Bauelemente so auszuwählen, daß sich bei Schwankungen der Versorgungsspannung die oben erwähnte untere Grenze der Triggerimpuls-Folgefrequenz gleichsinnig mit der Folgefrequenz der durch den Impulsgenerator abgegebenen Impulse ändert, wodurch die erfindungsgemäße Lichtschranke weitgehend unempfindlich gegen derartige Versorgungsspannungs-Schwankungen wird und daher mit einem wesentlich weniger aufwendigen Netzgerät versorgt werden kann, als dies bei den herkömmlichen Lichtschranken der Fall ist
Tritt ein Hindernis in die von der Lichtschranke zu überwachende Meßstrecke ein, so fällt die Amplitude der vom Impulsverstärker abgegebenen Triggerimpulse unabhängig von der jeweiligen Fo1,:..frequenz dieser Triggerimpuise unter einen kritischen WtI ab so daB sie nicht mehr in der Lage sind, den Sägezahngenerator zu triggern. Auf diese Weise steigt dann seine Ausgangsspannung so weit an, daß sie den Schwellwertschalter luszulösen und die Anzeigevorrichtung zu betätigen vermag.
Der Empfänger der erfindungsgemäßen Lichtschranke ist also auf sehr einfache und elegante Weise an die Gegebenheiten einer impulsförmig ausgesteuerten Lichtquelle angepaßt und vermag mit großer Störsicherheit das Vorhandensein oder NichtVorhandensein eines den Lichtstrahl der Lichtschranke unterbrechenden Gegenstandes festzustellen. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist in der äußerst geringen Stromaufnahme des Lichtempfängers zu sehen, die insbesondere zu einer Gewichts- und Kostenersparnis beim Netzteil der Lichtschranke beiträgt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lichtschranke sind in der Unteransprüchen niedergelegt
Dabei ist es von besonderer Bedeutung, daß es im Gegensatz zu der in der US-PS 37 23 737 beschriebenen Lichtschranke wegen der hohen Unempfindlichkeit gegen Frequenzschwankungen der erfindungsgemäßen Anordnung möglich ist, nicht nur den Leistungsteil der Lichtquelle, sondern auch deren die Frequenz der Lichtimpulse bestimmenden Oszillator- bzw. Triggerteil aus einem transformatorlosen Netzteil zu speisen. Die Tatsache, daß für d<e gesamte Lichtschrankenanordnung kein Tansformator erforderlich ist, wirkt sich auf das Volumen und das Gpwicht des Gerätes besonders günst;r; aus und vor allem bei Autokollimationslichtschranken von Vorteil.
Die Erfindung vird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
F i g. I eine schematische Blockansicht einer Lichtschranke mit einem im Abstand angeordneten Reflek tor,
f ι g. 2 ein Blockschaltbild einer Lichtschranke,
Fig.3 ein ins einzelne gehendes Schaltbild einer Lichtschranke und
F i g. 4 verschiedene Spannungs-Zeit-Diagramme zur Veranschaulichung der Wirkungsweise einzelner Schaltstufen der Lichtschranken nach den F i g. 2 und 3.
Nach F i g, 1 sind in einem Gehäuse 36 mit einer Austrittslinse 37 eine als Lichtsender wirkende GaAs-Diode 26 und ein lichtelektrischer Wandler 28
angeordnet.
Das durch eine im folgenden noch im einzelnen zu beschreibende Elektronik 40 an der GaAs-Diode 26 erzeugte Impulslicht wird durch einen Teilspiegel 39 und die Ausgangslinse 37 auf einen in einem bestimmten "* Abstand angeordneten Reflektor 38 gelenkt, der aus retroreflektierenden Material besteht und insbesondere als sogenannter Tripelspiegel ausgebildet ist. Der als gestrichelte Linie angedeutete Lichtstrahl wird durch den Reflektor 38 in sich zurückgeworfen und wird über ι ο die gleiche Linse 37 und den Teilspiegel 39 auf den unter einem Winkel von 90° zum Lichtstrahl angeordneten lichtelektrischen Wandler 28 geworfen. Das somit am lichtelektrischen Wandler erzeugte elektrische Signal wird ebenfalls in der Elektronik 40 in noch zu u> beschreibender Weise verarbeitet. Zwischen dem Gehäuse 36 und dem Reflektor 38 befindet sich die
&j.n_. ι. _ if\ r*...__i. j t :_u. ι ι.- :-* -- ι :_
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Eintreten eines Hindernisses in die Meßstrecke 52 ein elektrisches Signal zu erzeugen.
Durch die Buchsen 53 wird die Lichtschranke mit einer Netzspannung von beispielsweise 220 oder auch 110 V gespeist.
Im Falle des Eintretens eines Hindernisses in die Meßstrecke 52 gibt die Elektronik 40 an ein Anzeigeteil 51 ein Signal ab, welches auch durch eine Buchse 54 von außen abgenommen werden kann.
In dem Blockschaltbild der Fig.2 sind weitere Einzelheiten insbesondere der Elektronik 40 der Lichtschranke der F i g. 1 dargestel't.
An die mit Wechselstrom beaufschlagten Buchsen 53 ist zunächst ein Netzteil 49 angeschlossen, welches lediglich aus einem Gleichrichter und ggf. Entstör- und Glättungsgliedern besteht, so daß am Ausgang eine Gleichspannung etwa gleicher Größe ansteht. Diese v> wird über einen Ladewiderstand 21 und einen noch zu beschreibenden Licht-Impulsgenerator 30 an den Impulsverstärker 29 angelegt, der das Eingangssignal von dem lichtelektrischen Wandler 28 empfängt Schematisch ist in F i g. 2 auch der Lichtstrahl 35 Jo angedeutet, welcher zwischen der Impulslichtquelle 26 und dem Wandler 28 verläuft.
Parallel zu dem Impulsverstärker 29 ist eine Zenerdiode 24 geschaltet, so daß an dem Verstärker 29 eine von der Art der Zenerdiode 24 abhängige -»5 konstante Spannung vorliegt
Der Lichtimpulsgenerator 30 enthält die als GaAS-Diode ausgebildete Impulslichtquelle, während an den Impulsverstärker 29 ein als Sägezahngenerator ausgebildeter Impuls,~2gel-Detektor und der Anzeigeteil angeschlossen sind.
Nach Fig.3 weist das Netzteil 49 als wesentlichen Bestandteil einen Gleichrichter 45 auf, wobei in die Eingangsleitungen zwei Längswiderstände 46 bzw. 48 eingeschaltet sind. Die beiden Eingangsklemmen des « Gleichrichters 45 sind durch einen Entstörkondensator 47 miteinander verbunden. Zwischen den Ausgangsklemmen des Gleichrichters 45 befindet sich ein Glättungskondensator 44.
Der Licht-Impulsgenerator 30 besteht nach Fig.3 «> aus einem mit einer Induktivität 23 in Reihe an den Ladewiderstand 21 geschalteten Kondensator 22 und einer parallel zu den Elementen 22, 23 geschalteten Reihenschaltung aus einem Thyristor 25 und der GaAS-Diode 26. Zwischen die Anode 32 und die Steuerelektrode 33 des Thyristors 25 ist eine Triggerdiode (Diac) 27 geschaltet, wobei außerdem die Kathode des Thyristors 25 über einen Widerstand 31 mit der Steuerelektrode 33 verbunden ist.
Die Reihenschaltung aus dem Widerstand 21 und dem Licht-Impulsgenerator 30 bildet den Strombegrenzungswiderstand für die Zenerdiode 24 an der eine konstante Gleichspannung liegt, die die Belfiebssparl· flUilg für den zum Lichtempfänger gehörenden Impulsverstärker 29 liefert. Der impulsverstärker 29 besitzt seine sehr geringe Stromaufnahme. Er verstärkt die vom lichtelektrischen Wandler 28 gelieferten Impulse, welche auf Grund der von der Impulslichtquelle 26 ausgesandten Lichtimpulse erzeugt werden.
Auf Grund der Verbindung des Kondensators 22 mit dem Gleichrichter 45 über die dargestellten Schaltelemente erfolgt eine Aufladung des Kondensators 22 mit einem insbesondere durch den Widerstand 21 begrenzten Strom, und zwar solange, bis die Durchbruchsspannung des Diacs 27 erreicht wird. In diesem Augenblick wird def Thyristor 25 gcÄÜndci, SG daß Sich der Kondensator 22 über die GaAS Diode 26 und die Induktivität 23 entladen kann. Die Einschaltung der Induktivität 23 hat dabei den Zweck, den Entladestrom auf den gewünschten Wert zu begrenzen und den Stromfluß für eine gewünschte Zeit aufrecht zu erhalten. Auf Grund des Entladevorganges wird die in dem Kondensator 22 vorübergehend gespeicherte Energie frei, und die Impuls-Lichtquelle 26 leuchtet für eine vorbes.immte Zeit auf.
Die Induktivität 23 bewirkt also, daß eine ausreichende Impulsdauer zum Betreiben der GaAS-Diode 26 schon mit einem kleineren Kondensator 22 bzw. mit einer kleineren in dem Kondensator 22 gespeicherten Ladung möglich ist.
Nach weitgehender Entladung des Kondensators 22 wird der Haltestrom des Thyristors 25 unterschritten, Und der Kondensator 22 lädt sich erneut über den Widerstand 21 auf. Das beschriebene Arbeitsspiel wiederholt sich nun periodisch.
Die Impulsfrequenz wird von der Größe des Widerstandes 21 und der Kapazität des Kondensators 22 bestimmt Eine Änderung der Betriebsspannung bewirkt eine nahezu lineare Änderung der Sendeimpulsfrequenz. Die Impulslichtleistung der GaAS-Diode 26 bleibt hierbei jedoch konstant, da der Kondensator 22 sich unabhängig von der Betriebsspannung immer bis zur Durchbruchsspannung des Diacs 27 auflädt
Es ist wesentlich, daß die Betriebsspannung der gesamten Baugruppen sehr viel höher ist als die über die Zenerdiode 24 und der Generatorbaugruppe 30 abfallende Spannung, damit beim Aufladen und Entladen des Kondensators 22 sich der Strom über den Widerstand 21 nur unwesentlich ändert
Auf Grund der Ausbildung des Licht-Impulsgenerators gelingt es, mit einer relativ hohen Gleichspannung von beispielsweise 220 V ohne die Verwendung eines Transformators die für den Betrieb der GaAS-Diode erforderlich geringe Spannung zu erhalten.
Die über den Lichtweg 35 zum lichtelektrischen Wandler 28 gelangenden Lichtimpulse erzeugen am Ausgang des Impuisverstärkers 29 Impulse 50, die über einen Koppelkondensator 10 einen Thyristor 12 ansteuern, der zu dem Sägezahngenerator 34 gehört Der Kondensator 10 ist mit der Steuerelektrode 55 des Thyristors 12 verbunden.
Die Kathode des Thyristors 12 ist mit dem gleichrichterseitigen Pol der Zenerdiode 24 verbunden und liegt über eine in direktem Sinne gepolte weitere Gleichrichterdiode 13 am negativen Pol des Gleichrichters 45 an. Die Anode des Thyristors 12 ist über einen
Widerstand 11 mit dem positiven Pol des Gleichrichters 45 und direkt mit einem Kondensator 15 verbunden, dessen anderer Pol über einen Widerstand 14 mit der Steuerelektrode 55 des Thyristors 12 und über einen Widerstand 16 mit dem negativen f'ol des Gleichrichters <i Verbunden ist. Des weiteren ist die Anode des Th/ristors 12 mit dem Emitter eines Transistors 19 verbunden, dessen Basis an dem Verbindungspunkt zwischen dem Licht-lmpulsgeneraior 30 und der Zenerdiode 24 liegt und dessen Kollektor über einen Widerstand 20 an den negativen Pol des Gleichrichters 45 angeschlossen ist. Der Transistor 19 bildet bereits eine Komponente des Anzeigeteils 51.
Der Kollektor des Transistors 19 ist mit der Basis eines Relais-Treibertransistors 43 verbunden, dessen Emitter an den negativen Pol des Gleichrichters 45 angeschlossen ist und dessen Kollektor über ein Relais 42 bzw. eine Glimmlampe 17 mit Vorschaltwiderstand 18 am positiven Pol des Gleichrichters 45 liegt. Parallel IU der Glimmlampe 17 mit dem Vorwiderstand 18 liegt eine Freilaufdiode 41.
Die Arbeits- und Wirkungsweise der Schaltung und insbesondere des Sägezahngenerators 34 ergibt sich besonders anschaulich aus den Diagrammen der F i g. 4.
In dem obersten Diagramm ist zunächst die Spannung t/22 am Kondensator 22 veranschaulicht, welche zwischen einem durch den Haltestrom des Thyristors 25 bedingten minimalen Wert und dem durch den Diac 27 tiestimmten maximalen Wert Un schwankt
Während der Entladephasen des Kondensators 22 werden somit Lichtimpulse von der GaAS-Diode 26 erzeugt, welche vom lichtelektrischen Wandler 28 empfangen werden, so daß am Ausgang des Impulsverstärkers 29 Impulse 50 erhalten werden, die im mittleren Diagramm der F i g. 4 veranschaulicht sind. Sobald ein Hindernis in die Meßstrecke 52 gelangt und hierdurch die Impulse 50 einen kritischen Wert Uhu unterschreiten (in dem mittleren Diagramm der F i g. 4 sind rechts zwei derart niedrige Impulse schematisch dargestellt), soll der Anzeigeteil 51 ein Ausgangssignal abgeben.
Dies wird mit ucr Schaltung nach Fig. 3 uurch den Sägezahngenerator 34 gewährleistet, dessen Arbeitsweise in dem untersten Diagramm der Fig.4 veranschaulicht ist. Die einzelnen Impulse 50 bewirken jeweils ein Durchschalten des Thyristors 12, so daß der Kondensator 15 sich über den Thyristor 12, den Gleichrichter 13 und den Widerstand 16 entlädt, und zwar solange, bis der Haltestrom des Thyristor 12 unterschritten ist Sobald der Stromfluß durch den Thyristor 12 unterbrochen ist kann sich der Kondensa- s> tor 15 über die Widerstände 11 und 16 wieder aufladen. Dieses Spiel setzt sich ständig fort so daß an der Anode des Thyristors 12, bzw. an dem Kondensator 15 eine Sägezahnspannung ansteht.
Auf Grund geeigneter Bemessung der verschiedenen Schaltelemente ist diese Sägezahnspannung in ihrem Maximalwert jedoch So begrenzt, daß die zur Öffnung des Transistors 19 erforderliche Basisspannung (welche gleich der Betriebsspannung des Verstärkers 29 ist) normalerweise nicht erreicht wird; Der in Basis-Grundschaltung arbeitende Transistor 19 wird somit normalerweise nicht angesteuert.
Sobald der Lichtstrahl 35 von der GaAS-Diode 26 zum lichtelektrischen Wandler 28 unterbrochen wird, unterbleibt die rhytmische Ansteuerung des Thyristors 12, weil die Impulse 50 den kritischen Wert unterschritten haben. Der Kondensator 15 kann sich nunmehr auf eine höhere Spannung aufladen, was im unteren Diagramm der Fig.4 rechts wiedergegeben ist. Die Spannung überschreitet nunmehr den für die öffnung des Transistors kritischen Wert U19, so daß der Transistor 19 leitend wird. Dem Transistor 19 ist der Relais-Treibertransistor 23 nachgeschaltet, der nunmehr ebenfalls öffnet und somit das Relais 42 oder die Glimmlampe 17 ansteuert. Die Freilaufdiode 21 bewirkt dabei, daß die beim Abschalten des Relais auftretende Induktionsspannung kurzgeschlossen wird.
Die in Reihe mit der Zenerdiode 24 liegende Gleichrichterdiode 13 bewirkt, daß die Steuerelektrode 55 des Thyristors 12 negativ vorgespannt ist. Fließt jedoch ein Ladestrom über den Kondensator 15, so wird dieser an dem Widerstand 16 einen Spannungsabfall bewirken, der die negative Vorspannung des Thyristors 12 teilweise aufhebt Auf diese Weise erhält die Schaltung eine Hysterese, die für einen einwandfreien Schaltvorgang verantwortlich ist
Die durch eine Betriebsspannungsänderung hervorgerufene Änderung der Impulsfrequenz des Sendegenerators ist unkritisch, da sich gleichzeitig und auch in etwa linear mit der Netzspannung die Ladezeit bei gleichbleibender Zeitkonstante des i?C-GIiedes (Widerstand 11 und Kondensators 15) ändert. Somit bleibt beim rhytmischen Entladen des Kondensators 15 der maximale Fegei der Sägezahnspannung konstant, insgesamt handelt es sich also um eine Impuls-Gleichrichtung.
Die Änderung der Sende-Generatorfrequenz ist ebenfalls unkritisch, da diese Frequenz wesendlich höher liegt als die durch das Relais 42 bestimmte Schaltfrequenz der Lichtschranke.
Ersichtlich wird also mit äußerst geringem Aufwand eine Schaltung für eine sehr leistungsfähige Lichtschranke verwirklicht, wobei besonders zu beachten ist, daß auch ein großer Betriebsspannungsvariationsbereich ohne Leistungseinbuße überbrückt wird.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:
1. Lichtschranke bestehend aus einem Impulsgenerator zur Ansteuerung eines durch eine Lichtquelle gebildeten Lichtsenders, aus einem das vom Lichtsender über eine Meßstrecke geschickte Lichtbündel empfangenden Lichtempfänger, der elektrische Ausgangssignale abgibt, aus einem an den Lichtempfänger angeschlossenen Anzeigeteil, der beim Feststellen eines Hindernisses in der Meßstrecke ein Signal abgibt sowie einen Impulsverstärker, einen Impulsgleichrichter und einen Schwellwertschalter enthält, und aus einem einen Gleichrichter umfassenden Netzteil, das den Lichtsender, den Lichtempfänger und den Anzeigeteil speist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Impulsverstärker (29) ein Sägezahngenerator (34) nachgeschaltet ist, dessen Maximalspannung bei fehlendem Hindernis in der Meßstrecke (52) einen zur Auslösung des Schwellwertschalters (19, 20,43) nicht ausreichenden Wert hat diesen Wert jedoch Oberschreitet, sobald die Impulshöhe aufgrund eines Hindernisses in der Meßstrecke einen vorbestimmten Pegel unterschreitet
2. Lichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichu.mpfänger (28) und der Impulsverstärker (29) vom transformatorlos an die Netzspannung angeschlossenen Gleichrichter (45) in der Weise gespeist werden, daß der Impulsverstärker (29) zwischen den Ausgangsklemmen des Gleichrichters (45) mit einem Vorwideritand (21) und dem Impulsgen. rator (30) in Reihe geschaltet ist wobei der Impulsgenerator (30) einen mit dem Vorwiderstand (21) in R ;,he liegenden, sich in den Leuchtpausen der Lichtquelle (26) periodisch aufladenden Kondensator (22) umfaßt der sich beim Erreichen eines relativ niedrigen Spannungswertes fiber eine parallel zu ihm liegende Schaltungsanordnung entlädt, die aus einem von der am Kondensator (22) anliegenden Spannung gesteuerten Thyristor (25) und der mit dem Thyristor (25) in Reihe geschalteten Lichtquelle (26) sowie einer mit der Steuerelektrode des Thyristor (25) verbundenen und den Thyristor (25) beim Erreichen der Durchlaßipannung durchschaltenden Triggerdiode (27) beiteht.
3. Lichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Impulsverstärker (29) eine Zenerdiode (24) geschaltet ist.
4 Lichtschranke nach Anspruch 2, oder 3 dadurch gekennzeichnet, d&ß der Sägezahngenerator (34) zur Stromversorgung direkt zwischen die Ausgangsklemmen des transformatorlos an die Netzspannung angeschlossenen Gleichrichters (45) gelegt ist.
5 Lichtschranke nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator (34) einen mit einem Widerstand (11) in Reihe an den Gleichrichter (45) gelegten Thyristor (12), dessen Steuerelektrode gegebenenfalls über einen Konden sator (10) am Ausgang des Impulsverstärkers (29) liegt, und einen parallel zum Thyristor (12) geschalteten Kondensator (15) aufweist.
6. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Maximalspahnung des Sägezahrigeherators (34) eitlen als Schwellwertschalter dienenden Transistor (19) angesteuert.
7. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 5 oder
6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kondensator (15) und den kathodenseitigen Verbindungspunkt mit dem Thyristor (12) ein Wiederstand (26) geschaltet ist
'.
8. Lichtschranke nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt des Kondensators (15) und des Widerstandes (16) über einen weiteren Widerstand (14) mit der Steuerelektrode des Thyristors (12) verbunden ist
ίο
9. Lichtschranke nach einem der Ansprüche 3 bis
8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Zenerdiode (24) und den Gleichrichter (45) eine Gleichrichterdiode (13) in direktem Sinne eingeschaltet ist, wobei der Thyristor (12) an den Verbindungspunkt der Zenerdiode (24) mit der Gleichrichterdiode (13) und der Widerstand (16) unmittelbar an den Gleichrichter (45) geschaltet ist
10. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Anzeigeelemente (17, 42) des Anzeigeteils (51) über einen von dem Schwellwertschalter (18) gesteuerten Transistor (43) an den Gleichrichter (45) gelegt sind.
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DE3113547C2 (de) * 1981-04-03 1983-08-18 Erwin Sick Gmbh Optik-Elektronik, 7808 Waldkirch Direkt an ein Wechselspannungsnetz anschließbare Wechsellichtschranke

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