DE10163441A1

DE10163441A1 - Optischer Sensor

Info

Publication number: DE10163441A1
Application number: DE2001163441
Authority: DE
Inventors: Martin Argast
Original assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Electronic GmbH and Co KG
Priority date: 2001-01-05
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2002-08-22

Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor (1) mit wenigstens einem Sendelichtstrahlen (2) emittierenden Sender (3), einem Empfangslichtstrahlen (24) empfangenden Empfänger (4) und einer Auswerteeinheit (14) zur Auswertung von im Empfänger (4) generierten Empfangssignalen. Wenigstens die Versorgungsspannung des Empfängers (4) ist über eine galvanisch getrennte Energieversorgungseinheit bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des An spruchs 1.

Derartige optische Sensoren können insbesondere als Lichttaster oder Licht schranken ausgebildet sein. Bei Lichttastern sind der Sender und der Empfän ger zusammen mit der Auswerteeinheit in einem gemeinsamen Gehäuse unter gebracht. Bei einer Lichtschranke befinden sich der Sender einerseits und der Empfänger mit der Auswerteeinheit andererseits in getrennten Gehäusen.

Die Energieversorgung derartiger optischer Sensoren erfolgt über externe Energiequellen, wobei die dort generierte Versorgungsspannung über Kabelan schlüsse den in den Gehäusen integrierten Sensorkomponenten zugeführt wird.

Der dadurch bedingte Verkabelungsaufwand stellt einen erheblichen Kosten faktor bei dem Einsatz derartiger optischer Sensoren in industriellen Umge bungen dar. Weiterhin ist nachteilig, dass der Zeitaufwand für die Installation der optischen Sensoren durch die notwendige Verkabelung unerwünscht hoch ist. Zudem sind die Einbaumöglichkeiten der optischen Sensoren insbesondere bei beengten Platzverhältnisse durch die Verkabelung oft begrenzt.

Diese Nachteile treten insbesondere bei als Lichtschranken ausgebildeten opti schen Sensoren auf, da diese in zwei Gehäusen angeordneten Sensorkompo nenten aufweisen, welche über separate Verkabelungen einzeln mit der Versor gungsspannung versorgt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Sensor der eingangs genannten Art so auszubilden, dass dieser mit möglichst geringem Montageaufwand fle xibel einsetzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Der erfindungsgemäße optische Sensor weist wenigstens einen Sendelicht strahlen emittierenden Sender, einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und eine Auswerteeinheit zur Auswertung von im Empfänger gene rierten Empfangssignalen auf. Wenigstens die Versorgungsspannung des Emp fängers ist über eine galvanisch getrennte Energieversorgungseinheit bereitge stellt.

Durch die galvanisch getrennte Energieversorgung des optischen Sensors wird der Verkabelungsaufwand zu dessen Installation erheblich reduziert.

Der optische Sensor kann als Lichttaster ausgebildet sein, wobei in diesem Fall sämtliche Sensorkomponenten über die Energieversorgungseinheit versorgt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der optische Sensor als Lichtschranke ausgebildet. In diesem Fall werden der Empfänger und die mit diesem in einem Gehäuse integrierten Sensorkomponenten über die Energie versorgungseinheit mit der notwendigen Versorgungsspannung gespeist. Diese Einheit bildet eine galvanisch getrennte, autarke Einheit. Dabei werden vor zugsweise über Funksignale die empfangsseitig registrierten Empfangssignale an die sendeseitige Einheit des optischen Sensors zurückübertragen, so dass dort die Generierung und Ausgabe eines Objektfeststellungssignales erfolgen kann.

Zur Erzeugung der notwendigen Energie weist die Energieversorgungseinheit vorzugsweise mehrere Solarzellenelemente auf, mittels derer optische Energie in elektrische Energie gewandelt wird. Dabei können besonders vorteilhaft der oder mehrere Empfänger selbst von Solarzellenelementen gebildet sein, so dass auch auf den Empfänger auftreffendes Licht, insbesondere auch die auf den oder die Empfänger auftreffenden Empfangslichtstrahlen zur Energiegewin nung ausgenutzt werden. Weiterhin können weitere Solarzellenelemente im jeweiligen Gehäuse des optischen Sensors so integriert sein, dass mit diesem Umgebungslicht gesammelt wird, um die für die Versorgungsspannung not wendige elektrische Energie zu gewinnen.

Durch die autarke Energieversorgung des oder der Empfänger kann das Gehäu se, in welchem dieser oder diese angeordnet sind, ohne Verkabelungsaufwand auch bei beengten Platzverhältnissen einfach und flexibel montiert werden.

Für den Fall, dass der oder die Empfänger als Solarzellenelemente ausgebildet sind, kann die Empfängeranordnung in dem jeweiligen Gehäuse einen flachen großflächigen Aufbau aufweisen. Das führt vorteilhaft zu geringen Einbautie fen. Weiterhin können derartige Einheiten einfach und nahezu ohne Justage aufwand montiert werden, da in diesem Fall die Ausrichtung der Sendelicht strahlen auf den oder die Empfänger äußerst einfach ist.

Besonders vorteilhaft weist der optische Sensor empfangsseitig eine Mehrfach anordnung von Empfängern und/oder Solarzellenelementen auf, um die erfor derlich Mindesteingangsspannung für den Schaltregler bereitzustellen. Durch eine geeignete Empfangsoptik kann die auf die Empfänger beziehungsweise die Solarzellenelemente geführte Lichtmenge weiter gesteigert werden.

Die Energieversorgungseinheit weist vorzugsweise einen oder mehrere Schalt regler auf. Der oder die Schaltregler dienen dazu, die geringen Ausgangsspan nungen der Empfänger oder Solarzellenelemente in die Versorgungsspannung umzusetzen, die typischerweise zwischen 3 V und 5 V liegt. Die Energiever sorgungseinheit weist zudem einen geeigneten Energiespeicher zur Speiche rung der optisch erzeugten Energie auf.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Erstes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten für einen als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensor.

Fig. 2 Zweites Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten für einen als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensor.

Fig. 3 Blockschaltbild eines als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensors.

Fig. 4 Signalverläufe zur empfangsseitigen Signalauswertung bei dem optischen Sensor nach Fig. 3.

Fig. 5 Signalverläufe zur Objekterfassung mittels des optischen Sensors nach Fig. 3.

Fig. 6 Drittes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten für einen als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensor.

Fig. 7 Viertes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten für einen als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensor.

a) Längsschnitt durch die Gesamtanordnung.
b) Draufsicht auf die Empfängeranordnung.
c) Längsschnitt durch die Empfängeranordnung.

Fig. 8 Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten für einen als Lichttaster ausgebildeten optischen Sensor.

Fig. 9 Ausführungsbeispiel eines als Lichtschrankenanordnung ausgebil deten optischen Sensors.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponenten eines als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensors 1. Der optische Sensor 1 weist einen Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 auf. Zudem ist ein Empfänger 4 vorgesehen, auf welchen die Sendelichtstrahlen 2 bei freiem Strahlengang der Lichtschranke auftreffen. Der Sender 3 und der Empfänger 4 sind in getrennten Gehäusen 5, 6 in Abstand zueinander angeordnet. Der Be reich zwischen den Gehäusen 5, 6 bildet einen Überwachungsbereich, in wel chem eine Objektdetektion erfolgt. Bei einem Objekteingriff in den Überwa chungsbereich erfolgt zumindest eine teilweise Unterbrechung des Strahlen gangs der Sendelichtstrahlen 2, wodurch im optischen Sensor 1 ein Objektfest stellungssignal generiert wird.

Zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 2 ist dem Sender 3 eine Sendeoptik 7 vorgeordnet. Der Sender 3 ist von einer Leuchtdiode gebildet. Die Sendeoptik 7 besteht aus einer Linse.

Der Empfänger 4 ist hinter einem Frontfenster 8 in der Frontwand des Gehäu ses 6 angeordnet. Der Empfänger 4 besteht im vorliegenden Fall aus einem Solarzellenelement 9, welches zugleich Bestandteil einer Energieversorgungs einheit ist, mittels derer die Versorgungsspannung für die empfangsseitigen Sensorkomponenten generiert wird.

Zur Energieversorgung sind zudem zwei weitere Solarzellenelemente 9 vorge sehen. Sämtliche Solarzellenelemente 9 liegen hinter dem Frontfenster 8 des Gehäuses 6. Dabei sind wie in Fig. 1 dargestellt die Gehäuse 5, 6 so justiert, dass nur auf das den Empfänger 4 bildende Solarzellenelement 9 die Sende lichtstrahlen 2 treffen. Vorhandenes Umgebungslicht 10, insbesondere Tages licht, trifft dagegen auf sämtliche Solarzellenelemente 9.

Die im ersten Gehäuse 5 integrierten sendeseitigen Sensorkomponenten werden über einen Kabelanschluss durch eine externe Energieversorgung mit der not wendigen Versorgungsspannung gespeist. Dagegen weisen die im zweiten Ge häuse 6 integrierten empfangsseitigen Sensorkomponenten durch die Energie versorgungseinheit eine autarke, galvanisch getrennte Energieversorgung auf, so dass auf das zweite Gehäuse 6 kein Kabelanschluss geführt werden muss. Das zweite Gehäuse 6 weist eine flache großflächige Bauform auf und kann beispielsweise mittels doppelseitigen Klebebändern oder dergleichen einfach auf einer Unterlage montiert werden.

Fig. 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkomponen ten eines als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensors 1. Die sendeseiti gen Sensorkomponenten sind identisch zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ausgebildet und befinden sich in einem ersten Gehäuse 5.

Der Empfänger 4 befindet sich analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in einem zweiten Gehäuse 6. Im Unterschied zu dem Ausführungsbei spiel gemäß Fig. 1 besteht der Empfänger 4 im vorliegenden Fall aus einer Fotodiode. Hinter dem Frontfenster 8 des zweiten Gehäuses 6 ist eine Emp fangsoptik 11 angeordnet, welche die Sendelichtstrahlen 2 auf den Empfänger 4 fokussiert. Die Empfangsoptik 11 ist von einer großflächigen Linse gebildet. Seitlich hinter der Empfangsoptik 11 befinden sich zwei Solarzellenelemente 9, die wiederum Bestandteil der Energieversorgungseinheit sind. Die Anordnung der Solarzellenelemente 9 ist so gewählt, dass ein möglichst großer Teil des Umgebungslichtes 10 auf die Solarzellenelemente 9 geführt wird.

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild eines optischen Sensors 1 gemäß den Fig. 1 oder 2.

Die im empfangsseitigen, zweiten Gehäuse 6 integrierten Solarzellenelemente 9 und der Empfänger 4 sind an einen Wandler 12 angeschlossen. Der Wandler 12 ist an einen Energiespeicher 13 und an eine Auswerteeinheit 14 angeschlos sen.

Der Wandler 12 und der Energiespeicher 13 sind Bestandteil der Energiever sorgungseinheit und bilden einen Schaltregler zur Generierung der Versor gungsspannung für die empfangsseitigen Sensorkomponenten. Der Energie speicher 13 ist von einem Kondensator oder einem Akkumulator gebildet. Die Auswerteeinheit 14 besteht aus einem Mikroprozessor oder dergleichen.

An die Auswerteeinheit 14 ist zudem ein als Funksender ausgebildeter Rück sender 15 angeschlossen. Mittels des Rücksenders 15 werden Funksignale 16 auf einen im sendeseitigen Gehäuse 5 integrierten Rückempfänger 17 gesendet, welcher als Funkempfänger ausgebildet ist. Alternativ können vom Rücksender 15 auch optische Signale auf den Rückempfänger 17 übertragen werden.

Der Sender 3 und der Rückempfänger 17 sind an eine zweite, im sendeseitigen Gehäuse 5 integrierte Auswerteeinheit 18 angeschlossen, die von einem Mik roprozessor oder dergleichen gebildet ist. An diese Auswerteeinheit 18 ist ein Schaltausgang 19 angeschlossen, über welchen das Objektfeststellungssignal ausgebbar ist.

Die Funktionsweise des optischen Sensors 1 wird im Folgenden anhand der Fig. 4 und 5 erläutert. Der Sender 3 sendet wie in Fig. 4 dargestellt mit einem vorgegebenen Sendetakt als Sendelichtimpulse ausgebildete Sendelicht strahlen 2 in Richtung des Empfängers 4.

Die optische Energie des auf die Solarzellenelemente 9 auftreffenden Umge bungslichts 10 und der auf den Empfänger 4 auftreffenden Sendelichtstrahlen 2 wird in der Energieversorgungseinheit zur Generierung der Versorgungsspan nung verwendet. Um möglichst viel Licht am Empfänger 4 zu erhalten, ist der Sender 3 mit einer Modulationsfrequenz von 100 Hz bis 10 kHz moduliert, wobei die Sendepausen wie in Fig. 4 dargestellt möglichst kurz gewählt sind.

Der Schaltregler weist zur Generierung der Versorgungsspannung aus den er heblich kleineren Ausgangsspannungen an den Ausgängen des Empfängers 4 und der Solarzellenelemente 9, welche die Eingangsspannung U_e des Schalt reglers bilden, eine Induktivität mit etwa 100 µH bis 10 mH auf. Diese Indukti vität wird mittels eines im Schaltregler vorhandenen Schalters aufgeladen und über eine Diode zum Energiespeicher 13 hin entladen. Die am Ausgang des Schaltreglers erhaltene Ausgangsspannung U_a, die zur Aufladung des Energie speichers 13 dient, ist größer als die Eingangsspannung U_e. Fig. 4 zeigt die zum Aufladen des Energiespeichers 13 dienenden pulsförmigen Spannungen U_a.

Der Schaltregler dient nicht zur Generierung der Versorgungsspannung, son dern auch zur Signalauswertung. Durch eine Bandpassfilterung aus den Ein gangssignalen U_e oder den internen Signalen des Schaltreglers erfolgt eine Sendetaktrückgewinnung, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Der so rückgewonne ne, den Sendelichtstrahlen 2 entsprechende Sendetakt wird der Auswerteeinheit 14 als Empfangssignal zugeführt. Anhand dieses Sendetakts erfolgt die Objekt erkennung in der Auswerteeinheit 14. Das unterste Diagramm in Fig. 4 zeigt das Empfangssignal. Die Signalpulse der Länge t₂, zwischen welchen Pausen der Länge t₁ liegen, entsprechen den Folgen der Sendelichtimpulse.

Aus diesem Eingangssignal wird in der Auswerteeinheit 14 ein binäres Objekt feststellungssignal abgeleitet. Dieses Objektfeststellungssignal nimmt bei frei em Strahlengang den Schaltzustand 0 und bei einem Objekteingriff den Schalt zustand 1 ein, wie aus dem obersten Diagramm in Fig. 5 ersichtlich ist. Bei freiem Strahlengang treffen die Sendelichtstrahlen 2 ungehindert auf den Emp fänger 4, so dass in diesem Fall aus dem Empfangssignal der Sendetakt der Sendelichtimpulse wieder erhalten wird. Bei einem Objekteingriff wird der Strahlengang der Lichtschranke dagegen unterbrochen, so dass dann im Emp fangssignal der Sendetakt der Sendelichtstrahlen 2 nicht mehr enthalten ist.

Das zweite Diagramm zeigt die vom Rücksender 15 emittierten Funksignale 16. Die Funksignale 16 sind von einer Folge von Burstsignalen gebildet. Die Burstsignale bestehen aus Folgen von Pulssignalen. Die Pulssignale weisen jeweils eine Dauer Δt auf, auf welche eine Sendepause der Länge t₃ folgt. Je nachdem ob ein freier Strahlengang oder ein Objekteingriff vorliegt, weisen die Pulssignale eine unterschiedliche Kodierung auf. Durch Übertragen der Kodie rung auf den Rückempfänger 17 wird der Status des Objektfeststellungssignals auf den Rückempfänger 17 übertragen. In der sendeseitigen Auswerteeinheit 18 wird aus diesen Pulssignalen wieder das Objektfeststellungssignal zurückge wonnen und über den Schaltausgang 19 ausgegeben (unterstes Diagramm in Fig. 5).

Bei freiem Strahlengang werden Pulsfolgen periodisch vom Rücksender 15 auf den Rückempfänger 17 übertragen, wobei auf jede Pulsfolge eine Sendepause der Länge t₃ folgt. Bei einem Objekteingriff erfolgt unmittelbar eine Aussen dung einer Pulsfolge mit der dem Objekteingriff, also vor Ablauf der laufenden Sendepause. Um die Belastung des Energiespeichers 13 der Energieversor gungseinheit zu begrenzen, wird die nächste Pulsfolge während des Objektein griffs frühestens nach Ablauf der laufenden und einer weiteren Sendepause der Länge t₃ (Fig. 5) gesendet.

Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der optischen Sensorkompo nenten eines als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensors 1. Der Sender 3 und der Empfänger 4 sind analog zu den Beispielen gemäß den Fig. 1 und 2 in separaten kugelförmigen Gehäusen 5, 6 integriert. Die dem Sender 3 vorge ordnete Sendeoptik 7 ist in der Gehäusewand integriert. In der Gehäusewand des sendeseitigen Gehäuses 5 ist zudem ein Stecker 20 für den Anschluss eines Kabels vorgesehen, mittels dessen die Versorgungsspannung eingespeist wird.

Auch die Empfangsoptik 11 ist in der Gehäusewand des zweiten Gehäuses 6 integriert. In diesem Gehäuse 6 sind zwei als Fotodioden ausgebildete Empfän ger 4 angeordnet. Zwischen der Empfangsoptik 11 und den Empfängern 4 liegt ein beidseitig verspiegelter Spiegel 21, mittels dessen die Sendelichtstrahlen 2 auf die Empfänger 4 aufgeteilt sind.

Die Auswertung und Energiegewinnung erfolgt analog zu dem Ausführungs beispiel gemäß Fig. 3, wobei in diesem Fall nur die Empfänger 4 jedoch keine Solarzellenelemente 9 zur optischen Energiegewinnung dienen. Die Empfänger 4 sind dabei in einer Reihenschaltung an den Schaltregler angeschlossen.

Die Fig. 7a-c zeigen ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel eines als Lichtschranke ausgebildeten optischen Sensors 1. Der Aufbau dieses opti schen Sensors 1 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des optischen Sensors 1 gemäß Fig. 6. Im Unterschied hierzu weist der empfangsseitige Teil des optischen Sensors 1 eine flächige Mehrfachanordnung von als Fotodioden aus gebildeten Empfängern 4 auf. Die Ausgangsspannungen dieser Empfänger 4 werden wieder zur Gewinnung der Versorgungsspannung analog zu der Aus führungsform gemäß Fig. 3 verwendet.

Um möglichst viel Empfangslicht auf die Empfänger 4 zu leiten, ist diesen an stelle einer Linse eine wabenförmige Fokussierplatte 22 mit einer Mehrfachan ordnung von Empfangsoptiken 11 bildenden Linsenelementen vorgeordnet. Die Fokussierplatte 22 sorgt für eine vollständige Fokussierung der Sendelicht strahlen 2 auf die Empfänger 4 und zudem für eine effiziente Unterdrückung von schräg einfallendem Fremdlicht.

Die Empfänger 4 sind in Gruppen zusammen geschaltet und als solche an den Schaltregler angeschlossen. Dabei bilden jeweils in Fig. 7b vier mit a, b, c, d bezeichnete Empfänger 4 eine derartige Gruppe.

Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines als Lichttaster ausgebildeten opti schen Sensors 1. Der Sender 3 mit der vorgeordneten Sendeoptik 7 und der Empfänger 4 mit der zugeordneten Empfangsoptik 11 sind in einem gemein samen Gehäuse 5 angeordnet. Die durch das Frontfenster 8 geführten Sende lichtstrahlen 2 treffen auf ein Objekt 23 im Überwachungsbereich und werden an diesem als Empfangslichtstrahlen 24 zurück zum Empfänger 4 reflektiert, welcher im vorliegenden Fall von einer Fotodiode gebildet ist. Analog zum Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 sind seitlich zum Empfänger 4 Solarzel lenelemente 9 angeordnet, auf welche das Umgebungslicht 10 geführt ist. Die auf den Empfänger 4 und das Solarzellenelement 9 auftreffenden Lichtmengen werden wieder zur Erzeugung der Versorgungsspannung verwendet. Da im vorliegenden Fall sämtliche Sensorkomponenten des optischen Sensors 1 über die autarke Energieversorgung versorgt werden, weist diese zweckmäßigerwei se neben der Energieversorgungseinheit mit dem Schaltregler als zusätzliche Energiequelle eine nicht dargestellte Batterie oder einen Akkumulator auf.

Fig. 9 zeigt eine Lichtschrankenanordnung, welche eine Abwandlung des op tischen Sensors 1 gemäß Fig. 3 darstellt. Die Lichtschrankenanordnung be steht aus zwei identisch ausgebildeten Lichtschranken, bei welchen analog zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 der Sender 3 im ersten Gehäuse 5 und der Empfänger 4 mit dem zugeordneten Rücksender 15 im zweiten Gehäuse 6 angeordnet ist. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind in den ersten Gehäusen 5 der Lichtschranken keine Rückempfänger 17 angeordnet. Vielmehr ist ein zentraler Rückempfänger 17 mit der zugeordneten Auswerteeinheit 18 und dem Schaltausgang 19 in einem dritten Gehäuse 25 räumlich getrennt von den beiden Lichtschranken angeordnet. Die Rücksender 15 melden ihre Funksignale 16 an den Rückempfänger 17 analog zum Ausfüh rungsbeispiel gemäß Fig. 3. In der zugeordneten Auswerteeinheit 18 wird daraus ein Objektfeststellungssignal generiert und über den Schaltausgang 19 ausgegeben. Eine Meldung eines Objekts 23, das heißt ein Schaltzustand 1 am Schaltausgang 19 erfolgt vorzugsweise dann, wenn bei wenigstens einer der Lichtschranken eine Strahlunterbrechung registriert wird.

Bezugszeichenliste

1

Optischer Sensor

2

Sendelichtstrahlen

3

Sender

4

Empfänger

5

Gehäuse

6

Gehäuse

7

Sendeoptik

8

Frontfenster

9

Solarzellenelement

10

Umgebungslicht

11

Empfangsoptik

12

Wandler

13

Energiespeicher

14

Auswerteeinheit

15

Rücksender

16

Funksignal

17

Rückempfänger

18

Auswerteeinheit

19

Schaltausgang

20

Stecker

21

Spiegel

22

Fokussierplatte

23

Objekt

24

Empfangslichtstrahlen

25

Gehäuse
t₁

Pause zwischen den Signalpulsen
t₂

Länge der Signalpulse
t₃

Sendepause zwischen jeder Pulsfolge
Δt Dauer der Pulssignale
U_a

Ausgangsspannung
U_e

Eingangsspannung

Claims

1. Optischer Sensor mit wenigstens einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und ei ner Auswerteeinheit zur Auswertung von im Empfänger generierten Empfangssignalen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Versor gungsspannung des Empfängers (4) über eine galvanisch getrennte Ener gieversorgungseinheit bereitgestellt ist.

2. Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit eine Batterie oder einen Akkumulator zur Er zeugung der Versorgungsspannung aufweist.

3. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass die Energieversorgungseinheit eine Anordnung von Solar zellenelementen (9) zur Erzeugung der Versorgungsspannung aufweist.

4. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass we nigstens ein Solarzellenelement (9) den oder einen Empfänger (4) bildet.

5. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekenn zeichnet, dass dieser eine Mehrfachanordnung von Empfängern (4) auf weist.

6. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, dass die Ausgangsspannungen des oder jedes Empfängers (4), welche durch auf diesen auftreffende Empfangslichtstrahlen (24) gene riert werden, zur Erzeugung der Versorgungsspannung verwendet wer den.

7. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeich net, dass dem oder jedem Empfänger (4) eine Empfangsoptik (11) vorge ordnet ist, mittels derer die Empfangslichtstrahlen (24) auf den Empfän ger (4) fokussiert werden.

8. Optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieser mehrere, eine flächige Zellenanordnung bildende Empfänger (4) auf weist, wobei jedem Empfänger (4) eine Empfangsoptik (11) vorgeordnet ist.

9. Optischer Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfangsoptiken (11) eine wabenförmige Fokussierplatte (22) bilden.

10. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 7-9, dadurch gekennzeich net, dass die Empfänger (4) in Gruppen zusammen geschaltet sind.

11. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ausgang des oder jedes Empfängers (4) auf einen Schaltregler geführt ist, mittels dessen aus der Ausgangsspannung des Empfängers (4) die Versorgungsspannung generiert wird.

12. Optischer Sensor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaltregler einen Wandler (12) und einen Energiespeicher (13) aufweist, wobei dem Wandler (12) die Ausgangsspannung des oder jedes Empfän gers (4) als Eingangsspannung U_e zugeführt wird, und wobei im Wandler (12) eine Ausgangsspannung U_a generiert wird, mittels derer der Energie speicher (13) zur Bereitstellung der Versorgungsspannung aufgeladen wird.

13. Optischer Sensor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher (13) von einem Kondensator oder Akkumulator gebildet ist.

14. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch ge kennzeichnet, dass der Wandler (12) an die Auswerteeinheit (14) ange schlossen ist.

15. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 12-14, dadurch gekenn zeichnet, dass den Empfangslichtstrahlen (24) eine Kodierung aufgeprägt ist, welche durch Filterung der Signale in dem Wandler (12) als Emp fangssignale zurückgewonnen und in die Auswerteeinheit (14) eingelesen werden.

16. Optischer Sensor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass in der Auswerteeinheit (14) aus den Empfangssignalen des Wandlers (12) ein Objektfeststellungssignal abgeleitet wird.

17. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekenn zeichnet, dass dieser als Lichttaster ausgebildet ist, bei welchem der Sen der (3), der Empfänger (4) und die Auswerteeinheit (14) in einem ge meinsamen Gehäuse (5) integriert sind.

18. Optischer Sensor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheit die Versorgungsspannung für sämtliche Sen sorkomponenten erzeugt.

19. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1-16, dadurch gekenn zeichnet, dass dieser als Lichtschranke ausgebildet ist, wobei der Sender (3) und der Empfänger (4) in verschiedenen Gehäusen (5, 6) integriert sind.

20. Optischer Sensor nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass dem Empfänger (4) ein Rücksender (15) zugeordnet ist, mittels dessen die am Ausgang des Empfängers (4) anstehenden Empfangssignale an einen Rückempfänger (17) übertragen werden, welcher an eine zweite Aus werteeinheit (18) angeschlossen ist.

21. Optischer Sensor nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Rücksender (15) von einem Funksender und der Rückempfänger (17) von einem Funkempfänger gebildet sind.

22. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch ge kennzeichnet, dass der Sender (3), der Rückempfänger (17) und die zweite Auswerteeinheit (18) in dem selben Gehäuse (5) integriert sind.

23. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch ge kennzeichnet, dass die zweite Auswerteeinheit (18) und der Rückemp fänger (17) in einem separaten Gehäuse (25) räumlich getrennt von dem Sender (3) und Empfänger (4) angeordnet sind.