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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Lichtschranke oder einen Lichttaster sowie ein den Betrieb
einer Lichtschranke bzw. eines Lichttasters verbesserndes Verfahren.
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Lichtschranken und Lichttaster sind
grundsätzlich
bekannt. Sie werden dazu verwendet, festzustellen, ob sich ein Gegenstand
innerhalb eines jeweils vorgegebenen Überwachungsbereichs der Lichtschranke
bzw. des Lichttasters befindet.
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Eine Lichtschranke weist hierzu einen
Lichtsender, einen Lichtdetektor zum Empfang von von dem Lichtsender
ausgesendetem Licht und zur Ausgabe entsprechender Empfangssignale
sowie eine Auswerteelektronik auf, die Empfangssignale des Lichtdetektors
auswertet.
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Im Betrieb sendet der Lichtsender
Licht aus, das von dem Lichtdetektor empfangen und in elektrische
Empfangssignale für
die Auswerteelektronik umgesetzt wird. Bei Unterbrechung des Lichtweges zwischen
Lichtsender und Lichtdetektor durch einen Gegenstand erhält die Auswerteelektronik
von dem Lichtdetektor keine Empfangssignale und gibt daraufhin ein
entsprechendes Signal aus. Der Überwachungsbereich
der Lichtschranke ist daher durch wenigstens einen Abschnitt des
Lichtweges gegeben, so dass das Signal die Präsenz eines Gegenstands im Überwachungsbereich
anzeigt.
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Lichtschranken werden, je nachdem
ob der Lichtdetektor Licht unmittelbar von dem Lichtsender oder
indirekt über
einen Reflektor erhält,
in Einweg- und Reflexionslichtschranken unterteilt. Bei Reflexionslichtschranken
ist der Lichtdetektor häufig
in unmittelbarer Nähe
des Lichtsenders, insbesondere auch zusammen mit dem Lichtsender
in einem gemeinsamen Gehäuse,
angeordnet.
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Lichttaster weisen wie Lichtschranken
einen Lichtsender, einen Lichtdetektor und eine Auswerteelektronik
auf. Im Unterschied zu Lichtschranken wird jedoch die Anwesenheit
eines Gegenstands in einem Überwachungsbereich,
der wieder durch einen Abschnitt des Lichtweges des von dem Lichtsender
abgestrahlten Lichts gegeben ist, dadurch erkannt, dass der Lichtdetektor
von dem Gegenstand reflektiertes bzw. remittiertes Licht detektiert.
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Sowohl Lichtschranken als auch Lichttaster arbeiten
bei gegebener Sendeintensität
des Lichtsenders und Empfangsempfindlichkeit des Lichtdetektors
nur zuverlässig,
wenn die optischen Eigenschaften des Überwachungsbereichs bzw. des
Lichtweges hinreichend konstant bleiben. Dies ist jedoch nicht immer
der Fall, was zu Fehlerkennungen von Gegenständen oder gar einem Ausfall
der Lichtschranke bzw. des Lichttasters führen kann. Beispielsweise können Dunst,
Nebel oder starkes Umgebungslicht zu Fehlfunktionen führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Möglichkeiten
bereitzustellen, die eine zuverlässige Funktion
einer Lichtschranke oder eines Lichttasters auch bei sich ändernden
optischen Eigenschaften des Überwachungsbereichs
zulassen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren zur Regelung der Sendeintensität eines Lichtsenders einer
Lichtschranke oder eines Lichttasters mit den Merkmalen des Anspruchs
1.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zur Regelung der Sendeintensität
eines Lichtsenders einer Lichtschranke oder eines Lichttasters,
die bzw. der einen Lichtempfänger
umfasst, werden für
einen Regelvorgang wiederholt Zyklen mit folgenden Schritten ausgeführt: Aussenden
wenigstens eines Prüflichtsignals
mit einer vorgegebenen Sendeintensität durch den Lichtsender, Empfangen
des Prüflichtsignals
mit dem Lichtempfänger,
Prüfen,
ob das Prüflichtsignal
von dem Lichtempfänger
verarbeitbar ist, Prüfen
eines Abbruchkriteriums für
den Regelvorgang in Bezug auf die Verarbeitbarkeit des Prüflichtsignals,
und bei Nichterfüllung
des Abbruchkriteriums Verändern
der Sendeintensität
für ein nächstes abzustrahlendes
Prüflichtsignal.
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Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch
eine Lichtschranke oder einen Lichttaster mit den Merkmalen des
Anspruchs 14.
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Die erfindungsgemäße Lichtschranke bzw. der erfindungsgemäße Lichttaster
umfasst einen Lichtsender, der eine Sendelichtquelle aufweist, deren
Sendeintensität
steuerbar ist, eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Sendelichtquelle
und einen Lichtempfänger,
der ein Detektionselement für
Licht der Sendelichtquelle und eine Signalverarbeitungseinheit zur
Auswertung von Empfangssignalen des Detektionselements aufweist,
wobei die Signalverarbeitungseinheit zur Übermittlung von Rückmeldesignalen
mit der Steuereinheit über
eine Rückmeldeverbindung
verbunden ist, die Steuereinheit eine mit der Rückmeldeverbindung verbundene
Regeleinrichtung aufweist, mit der die Sendeintensität der Sendelichtquelle
in Abhängigkeit
von Rückmeldesignalen
der Signalverarbeitungseinheit regelbar ist, und die Signalverarbeitungseinheit
eine Prüfeinrichtung
aufweist, mit der prüfbar
ist, ob von der Regeleinrichtung zum Zwecke der Regelung ausgelöste Prüflichtsignale
der Sendelichtquelle in der Signalverarbeitungseinheit verarbeitbar
sind, und mit der je nach Ausgang der Prüfung ein entsprechendes Rückmeldesignal über die
Rückmeldeverbindung
an die Steuereinheit sendbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für eine Lichtschranke,
insbesondere eine Einweg- oder Reflexionslichtschranke, als auch
einen Lichttaster anwendbar. Die Lichtschranke bzw. der Lichttaster
weisen dabei einen Lichtsender auf, der zur Abgabe von Licht im
infraroten und/oder sichtbaren und/oder ultravioletten Wellenlängenbereich
ausgebildet ist. Die Sendeintensität des Lichtsenders ist dabei
steuerbar. Unter der Sendeintensität wird im Rahmen der vorliegenden
Erfindung bei Lichtsignalen konstanter Stärke die Intensität des ausgesendeten Lichts
und bei zeitlich veränderlichen
bzw. modulierten Lichtsigralen die maximale Intensität des ausgesendeten
Lichts während
der Dauer des Signals verstanden. Der Lichtempfänger ist sensitiv für das von dem
Lichtsender abgegebene Licht.
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Die erfindungsgemäße Lichtschranke bzw. der erfindungsgemäße Lichttaster,
mit denen das erfindungsgemäße Verfahren
durchführbar
ist, weisen dementsprechend einen Lichtsender auf, der eine Sendelichtquelle
umfasst, deren Sendeintensität
mittels der hierzu vorgesehenen Steuereinheit steuerbar ist. Die
Sendelichtquelle kann eine im Prinzip beliebige, Licht im infraroten,
sichtbaren und/oder ultravioletten Wellenlängenbereich abgebende Einrichtung umfassen,
insbesondere eine LED. Weiterhin kann der Lichtsender bzw. die Sendelichtquelle
noch fokussierende Elemente aufweisen, mittels derer von der Sendelichtquelle
abgegebenes Licht fokussierbar ist. Darüber hinaus können noch
Filter vorgesehen sein, um die Abgabe von Licht in einem besonders schmalen
Wellenlängenbereich
oder mit einer bestimmten Polarisation zu ermöglichen.
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Die Steuereinheit kann über die
Sendeintensität
hinaus auch die Signalform von Lichtsignalen steuern.
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Sie ist zweckmäßig am Ort der Sendelichtquelle
angeordnet, kann grundsätzlich
aber auch davon räumlich
abgesetzt sein, beispielsweise am oder im Lichtempfänger einer
Einweglichtschranke.
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Der Lichtempfänger der erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder des erfindungsgemäßen Lichttasters
umfasst ein Detektionselement für
Licht der Sendelichtquelle und eine Signalverarbeitungseinheit zur
Auswertung von Empfangssignalen des Detektionselements.
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Das Detektionselement setzt empfangene Lichtsignale
in elektrische Empfangssignale um, die der Signalverarbeitungseinheit
zugeführt
werden. Bei dem Detektionselement kann es sich insbesondere um Fotowiderstände, Fotodioden
oder Fototransistoren handeln, die im Wellenlängenbereich des von der Sendelichtquelle
abgegebenen Lichts arbeiten. Zusätzlich
können
abbildende bzw. fokussierende optische Einrichtungen vorgesehen
sein, mittels derer Licht auf das Detektionselement lenkbar bzw.
fokussierbar ist, so dass die auf das Detektionselement fallende
Lichtmenge erhöhbar
und/oder eine räumlich stärker gerichtete
Empfangscharakteristik erreichbar ist.
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Weiterhin kann der Lichtempfänger noch
auf Eigenschaften des von dem Lichtsender abgestrahlten Lichts abgestimmte
Filterelemente zur Herausfilterung von Licht in einem entsprechenden
vorgegebenen Wellenlängenbereich
und/oder mit einer entsprechenden vorgegebenen Polarisationsrichtung umfassen,
um Einflüsse
von Störlicht
zu reduzieren.
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Die Signalverarbeitungseinheit ist
zur Auswertung der Empfangssignale des Detektionselements ausgebildet.
Je nach Art der verwendeten Signale kann die Signalverarbeitungseinheit
als analoge oder digitale Schaltung ausgeführt sein. Bei digitalen Schaltungen
ist insbesondere auch die Verwendung von Mikroprozessoren möglich.
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Zur Regelung der Sendeintensität des Lichtsenders
wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein
Regelvorgang durchgeführt,
bei dem iterativ Zyklen mit mehreren Schritten ausgeführt werden.
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Zur Durchführung dieses Regelvorgangs weist
bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster
die über
eine Rückmeldeverbindung
mit der Signalverarbeitungseinheit verbundene Steuereinheit eine
mit der Rückmeldeverbindung
verbundene Regeleinrichtung auf, mit der die Sendeintensität der Sendelichtquelle
in Abhängigkeit
von den Rückmeldesignalen
der Signalverarbeitungseinheit regelbar ist. Die Regeleinrichtung
kann dabei je nach Art der Rückmeldesignale
als analoge oder digitale Schaltung ausgebildet sein. Wird eine
digitale Schaltung verwendet, ist sie vorzugsweise programmierbar,
um eine einfa the Anpassung an unterschiedlich lange Lichtwege einfach vornehmen
zu können.
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Zunächst wird wenigstens ein Prüflichtsignal mit
einer vorgegebenen Sendeintensität
durch den Lichtsender ausgesendet. Die Sendeintensität des Prüflichtsignals,
dessen Dauer und dessen zeitliche Struktur werden bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster von
der Steuereinheit bzw. deren Regeleinrichtung gesteuert.
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Bei der Ausbreitung des abgestrahlten Prüflichtsignals
wird dieses, insbesondere dessen Intensität, entsprechend der Umgebungsbedingungen entlang
des Lichtwegs gegebenenfalls verändert, insbesondere
geschwächt,
und erreicht den Lichtempfänger
mit einer durch die Umgebungsbedingungen und die Länge des
Lichtwegs bestimmten Empfangsintensität.
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Wird das Verfahren für einen
Lichttaster verwendet, wird zweckmäßigerweise im Lichtweg ein Reflektor
mit bekanntem Reflexions- bzw. Remissionsvermögen angeordnet, der die Prüflichtsignale auf
den Lichtempfänger
lenkt.
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Dieses Prüflichtsignal wird dann von
dem Lichtempfänger
empfangen, in dem dann auch geprüft
wird, ob das Prüflichtsignal
von dem Lichtempfänger
verarbeitbar ist.
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Hierzu weist die Signalverarbeitungseinheit der
erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. des erfindungsgemäßen Lichttasters
die Prüfeinrichtung auf,
mit der die Verarbeitbarkeit prüfbar
und ein entsprechendes Rückmeldesignal
ausgebbar ist.
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Ob ein Signal in der Signalverarbeitungseinheit
im Sinne der Erfindung verarbeitbar ist, kann sich nach einem oder
mehreren vorgegebenen Kriterien richten, die sich unter anderem
beispielsweise auf die Empfindlichkeit des Lichtempfängers bzw.
des Detektionselements, auf einen Eingangsarbeitsbereich der Signalverarbeitungseinheit
für Stärken von
von dem Detektionselement abgegebenen und der Signalverarbeitungseinheit
zugeführten
elektrischen Empfangssignalen, aber auch auf die verwendete Signalform
der Prüfsignale
beziehen können.
Insbesondere kann unter Verarbeitbarkeit auch verstanden werden,
dass das Prüfsignal
mit einer vorgegebenen Sicherheit verarbeitet werden kann, so dass
unter Umständen
beispielsweise schwächere,
aber von der Signalverarbeitungseinheit noch erkennbare Signale
nicht als verarbeitbar im Sinne der Erfindung gelten würden.
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Danach wird überprüft, ob das wenigstens eine
Abbruchkriterium für
den Regelvorgang in Bezug auf die Verarbeitbarkeit der Prüflichtsignale
erfüllt
ist. Das Abbruchkriterium kann dabei die Verarbeitbarkeit des Prüfsignals
im aktuellen Zyklus -allein oder auch zusätzlich die Verarbeitbarkeit
von Prüfsignalen
in einem oder mehreren vorhergehenden Zyklen betreffen.
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Die Prüfung des Abbruchkriteriums
kann bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder dem erfindungsgemäßen Lichttaster
grundsätzlich
in der Signalverarbeitungseinheit erfolgen, wird aber zweckmäßigerweise
in der Steuereinheit bzw. deren Regeleinrichtung durchgeführt. Im
ersten Fall kann die Signalverarbeitungseinheit Rückmeldesignale
in Bezug auf den Abbruch und gegebenenfalls das Ergebnis der Verarbeitbarkeitsprü fung an
die Steuereinheit senden, andernfalls können auch nur Rückmeldesignale
an die Steuereinheit gesendet werden.
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Wird das Abbruchkriterium nicht erfüllt, wird die
Sendeintensität
für ein
bei einem nächsten
Zyklus des Regelvorgangs abzustrahlendes Prüflichtsignal verändert. Die
Sendeintensität
kann dabei absolut um einen festen Betrag, das heißt nicht
im Verhältnis zu
der gerade verwendeten Sendeintensität, oder auch einen variablen
in einer vorgegebenen Abhängigkeit
von der aktuell verwendeten Sendeintensität bestimmten Betrag verändert werden.
Der feste wie auch der variable Betrag kann dabei zusätzlich in
Abhängigkeit
von dem Bereich möglicher
Sendeintensitäten
des Lichtsenders und einem Arbeitsbereich des Lichtempfängers vorgegeben
sein. Insbesondere kann der Betrag auch im Verlaufe des Regelvorgangs verändert werden.
Der Regelvorgang wird dann durch Aussenden wenigstens eines weiteren Prüflichtsignals
mit der neuen Sendeintensität
im nächsten
Zyklus fortgesetzt. Die Prüflichtsignale
aufeinander folgender Zyklen können
dabei gleich oder insbesondere auch voneinander verschieden sein.
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Ist das Abbruchkriterium erfüllt, kann
die Sendeintensität
des Lichtsenders in Abhängigkeit von
der aktuell verwendeten Sendeintensität des Prüflichtsignals gesetzt und die
Regelung beendet werden. Die Sendeintensität des Lichtsenders kann dabei
insbesondere auf den aktuell verwendeten Wert gesetzt, das heißt beibehalten,
werden. Es ist jedoch auch möglich,
aus wenigstens einem zuvor bei dem Regelvorgang verwendeten Wert
der Sendeintensität
einen neu zu setzenden Wert für
die Sendeintensität
zu ermitteln. Beispielsweise kann statt der aktuellen Sendeintensität die Sendeintensität aus dem
letzten Zyklus verwendet werden. Auch können zur Beschleunigung des
Regelvorgangs Extrapolationsverfahren verwendet werden.
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Nach dem Setzen der Sendeintensität bzw. dem
Beibehalten der aktuell verwendeten Sendeintensität wird dann
der Regelvorgang abgebrochen und die Regelung beendet.
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Erfindungsgemäß ist so die Sendeintensität des Lichtsenders
einfach, aber effektiv so regelbar, dass bei einem späteren Normalbetrieb,
bei dem ein Überwachungsbereich
der Lichtschranke bzw. des Lichttasters überwacht wird, die Lichtsignale
des Lichtsenders von dem Lichtempfänger verarbeitbar sind. Da
die Regelung automatisch erfolgt, sind keine komplizierten oder
aufwändigen
Justierungen notwendig.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster
können
nicht nur Veränderungen
in der Abstimmung zwischen Lichtsender und Lichtempfänger ausgeglichen
werden, die durch Umgebungseinflüsse
auf die Ausbreitung von Licht entlang des Lichtweges verursacht
sind. Es können
darüber
hinaus auch gegebenenfalls durch Verschmutzung oder Alterung des
Lichtsenders und/oder Lichtempfängers
auftretende Veränderungen
einfach durch Regelung der Sendeintensität kompensiert werden. Damit
ergibt sich eine deutlich erhöhte
Funktionssicherheit der erfindungsgemäßen Lichtschranken bzw. Lichttaster.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist sowohl für Einweg-
als auch für
Reflexionslichtschranken anwendbar. Weiterhin können die erfindungs gemäßen Lichtschranken
als Einweg- oder Reflexionslichtschranken ausgebildet sein.
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Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und
den Zeichnungen beschrieben.
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Grundsätzlich kann erfindungsgemäß der Regelvorgang
von einer Bedienperson nur im Bedarfsfalle ausgelöst werden.
Hierzu kann der Lichtempfänger
oder vorzugsweise der Lichtsender eine entsprechende Eingabevorrichtung
aufweisen, mit der der Regelvorgang auslösbar ist. Bevorzugt wird der
Regelvorgang jedoch automatisch ausgelöst.
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So ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt, dass die Regelung in vorgegebenen Zeitabständen durchgeführt wird,
wozu die Steuereinheit der erfndungsgemäßen Lichtschranke bzw. des
erfindungsgemäßen Lichttasters
einen Zeitgeber aufweist und so ausgebildet ist, dass auf Signale
des Zeitgebers hin eine Regelung der Sendeintensität mittels
der Regeleinrichtung auslösbar
ist. Die Größe der vorgegebenen
Zeitabstände
kann dabei in Abhängigkeit
von einer typischen zeitlichen Variabilität der optischen Umgebungseigenschaften
im Bereich des Lichtweges bzw. eines Überwachungsbereichs im Lichtweg
zwischen Lichtsender und Lichtempfänger, und insbesondere kleiner
als typische Zeitintervalle in denen sich diese optischen Umgebungseigenschaften ändern, gewählt sein.
Weiterhin können die
Zeitabstände
auch von typischen Zeitintervallen abhängen, während derer sich die Abstrahleigenschaften
des Lichtsenders und/oder die Empfindlichkeit des Lichtempfängers beispielsweise
durch Alterung und/oder Verschmutzung der Sendelichtquelle bzw.
des Detektionselements ändern.
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Um die Betriebssicherheit auch bei
unvorhergesehenen schnellen Änderungen
der Umgebung im Bereich des Lichtweges bzw. des Überwachungsbereichs zu erhöhen, ist
es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
alternativ oder zusätzlich
bevorzugt, dass im Normalbetrieb ausgesendete Signale auf deren
Verarbeitbarkeit hin überprüft werden
und dass bei einer Feststellung, dass ein empfangenes Signal nicht
verarbeitbar ist, ein Regelvorgang ausgelöst wird. Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es dazu bevorzugt, dass die Signalverarbeitungseinheit eine weitere
Prüfeinrichtung
aufweist, mittels derer prüfbar
ist, ob im Normalbetrieb empfangbare Signale auswertbar sind. Als
weitere Prüfeinrichtung
kann insbesondere auch die bereits vorhandene Prüfeinrichtung zur Prüfung der
Prüflichtsignale
verwendet werden. Die Prüfeinrichtung
zur Prüfung
der Prüflichtsignale
muss dann durch die Signalverarbeitungseinheit entsprechend ansteuerbar
sein. Unter dem Normalbetrieb wird hierbei der Betrieb der Lichtschranke
bzw. des Lichttasters zur Überwachung
eines Überwachungsbereichs
im Lichtweg zwischen Lichtsender und Lichtempfänger verstanden.
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Grundsätzlich können sich die Prüfsignale von
den Signalen im Normalbetrieb unterscheiden. Es können jedoch
auch Prüfsignale
verwendet werden, die den Signalen bei Normalbetrieb gleichen, das
heißt
die gleiche zeitliche Struktur haben, jedoch nicht unbedingt die
gleiche Sendeintensität,
die erfindungsgemäß während des
Regelvorgangs verändert wird.
Insbesondere in diesem Fall ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt, dass zu Beginn des Regelvorgangs der Lichtsender ein
Initialisierungslichtsignal an den Lichtempfänger aussendet, das den Beginn
des Regelvorgangs anzeigt. Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke bzw. dem
erfindungsgemäßen Lichttaster
sind hierzu die Steuereinheit und die Signalverarbeitungseinheit
entsprechend ausgebildet.
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Grundsätzlich können Prüfsignale beliebiger zeitlicher
Struktur verwendet werden. Insbesondere können Prüfsignale mit einer für einen
Zyklus des Regelvorgangs konstanten Sendeintensität verwendet werden.
Um den Einfluss von Störlicht
zu reduzieren, ist es jedoch bevorzugt, dass die Prüflichtsignale
gepulst sind. Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke bzw. dem
erfindungsgemäßen Lichttaster
sind dazu die Steuereinheit und der Lichtsender so ausgebildet, dass
bei einem Regelvorgang gepulste Prüflichtsignale abstrahlbar sind.
Vorzugsweise sind dann auch die im Normalbetrieb verwendeten Lichtsignale
gepulst. Die Verwendung gepulster Signale hat neben einer Reduktion
des Einflusses von Störlicht
den Vorteil, dass bei einer folgenden digitalen Verarbeitung der
gepulsten Signale keine Schwellwerte verwendet werden müssen, die
eine Unterbrechung des Lichtwegs definieren, so dass die erfindungsgemäße Lichtschranke
bzw. der erfindungsgemäße Lichttaster
vergleichsweise unempfindlich gegen Schwankungen der Lichtabsorption
entlang des Lichtweges bzw. in dem Überwachungsbereich sind.
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Die Pulse können hierzu mit einer vorgegebenen
Pulsfrequenz getaktet sein. Um gleichzeitig Informationen zwischen
Lichtsender und Lichtempfänger übertragen
zu können,
ist es bevorzugt, dass die Prüflichtsignale
Datentelegramme enthalten. Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke bzw. dem
erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es dazu bevorzugt, dass die Steuereinheit und der Lichtsender
zur Abgabe und die Signalverarbeitungseinheit zum Empfang von Prüfsignalen
in Form von Datentelegrammen ausgebildet sind. Insbesondere ist
in diesem Fall eine Steuerung der Signalverarbeitungseinheit durch
entsprechende Initialisierungs- oder Prüfsignale des Lichtsenders möglich. Weiterhin
können
sich die Datentelegramme von Prüfsignalen
aufeinander folgender Zyklen des Regelvorgangs unterscheiden.
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Wie bereits ausgeführt, kann
die Prüfung
der Verarbeitbarkeit anhand eines oder mehrerer Kriterien erfolgen.
Ein wichtiges Kriterium betrifft dabei die Empfangsintensität des Prüflichtsignals
bei Empfang durch den Lichtempfänger.
Es ist daher bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt, dass
zur Prüfung
der Verarbeitbarkeit festgestellt wird, ob eine Empfangsintensität des Prüflichtsignals
bei dem Lichtempfänger
innerhalb eines vorgegebenen Empfangsintensitätsbereichs liegt.
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Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke oder
bei dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es dazu bevorzugt, dass die Prüfeinrichtung dazu ausgebildet
ist, festzustellen, ob eine Empfangsintensität der Prüflichtsignale bei dem Lichtempfänger innerhalb
eines vorgegebenen Empfangsintensitätsbereichs liegt. Der Empfangsintensitätsbereich
kann dabei insbesondere in Abhängigkeit
von dem Empfindlichkeitsbereich des Detektionselements und den Eigenschaften
der Signalverarbeitungseinheit gewählt werden. Vorzugsweise wird
der Empfangsintensitätsbereich
zum einen so gewählt,
dass kein Übersteuern
von Schaltungselementen in der Signalverarbeitungseinheit auftritt,
das eine Weiterverarbeitung der empfangenen Signale erschweren oder
verhindern würde.
Zum anderen wird bei der Festlegung des Empfangsintensitätsbereichs
vorzugsweise ein Schwellwert für
ein Erkennen eines Gegenstands berücksichtigt. Die Größe des Schwellwertes
kann davon abhängen,
bei welcher Empfangsintensität
noch eine hinreichend gute Empfangbarkeit des Prüflichtsignals durch das Detektionselement
bzw. eine Verarbeitbarkeit in der Signalverarbeitungseinheit gegeben
ist.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass
ein Lichtempfänger
verwendet wird, der für
einen Empfang von Lichtsignalen mit einer Empfangsintensität in einem
vorgegebenen Empfangsintensitätsbereich
einstellbar ist, und dass zur Prüfung
der Verarbeitbarkeit empfangener Prüflichtsignale versucht wird,
den Lichtempfänger
an vorgegebene Eigenschaften der empfangenen Prüflichtsignale anzupassen. Bei
der erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es hierzu bevorzugt, dass die Signalverarbeitungseinheit eine
Empfangsregeleinrichtung aufweist, mittels derer die Signalverarbeitungseinheit
für einen
Empfang von Lichtsignalen mit einer Empfangsintensität in dem
vorgegebenen Empfangsintensitätsbereich
einstellbar ist. Hierdurch wird insbesondere eine bessere Einstellung des
Lichtempfängers
ermöglicht,
da der Empfangsintensitätsbereich
beispielsweise so eingestellt werden kann, dass die bei dem Regelvorgang
schließlich
erzielte Empfangsintensität
an einem günstigen
Arbeitspunkt innerhalb des Empfangsintensitätsbereichs liegt. Die Einstellung
des Empfangsintensitätsbereichs
kann dabei nur während
oder am Ende der Regelung oder insbesondere auch während des
Betriebs kontinuierlich erfolgen.
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Bevorzugt wird hierbei wenigstens
bei Beendigung des Regelvorgangs der Lichtempfänger an die Empfangsintensität, die einer
am Ende des Regelvorgangs eingeregelten Sendeintensität entspricht,
angepasst. Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es dazu bevorzugt, dass die Empfangsregeleinrichtung mit der
Prüfeinrichtung
verbunden ist und dass von der Empfangsregeleinrich tung Einstellungen
für die
Signalverarbeitungseinheit auf ein Signal der Prüfeinrichtung hin setzbar sind.
Die Anpassung des Lichtempfängers
kann dabei als Beibehaltung derjenigen Einstellungen, die für die am
Ende eingeregelte Sendeintensität
benutzt wurden, oder aber durch eine nochmalige Anpassung erfolgen.
Es wird so eine einfache, aber stark verbesserte Anpassung bzw.
Adaption des Lichtempfängers
an die gegebenen Umgebungsbedingungen in Verbindung mit der bei
dem Regelvorgang erhaltenen Sendeintensität erreicht.
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Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke bzw.
dem erfindungsgemäßen Lichttaster
werden zur Regelung Rückmeldesignale,
die wie die Prüfsignale analog
oder digital und insbesondere auch als Datentelegramme, ausgebildet
sein können, über die Rückmeldeverbindung übertragen.
Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist es bevorzugt, dass die Signalverarbeitungseinheit mit der Steuereinheit über eine
Rückmeldeleitung
verbunden ist. Diese Art der Rückmeldeverbindung
für die Übermittlung
der Rückmeldesignale
ist sehr funktionssicher und hängt
insbesondere nicht von den optischen Eigenschaften der Umgebung
entlang des Lichtwegs ab.
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Bei einer anderen Ausführungsform
ist es zur Vermeidung elektrischer Kontakte, beispielsweise bei
der Verwendung in explosionsgeschützten Bereichen, und zur einfacheren
Montage der Lichtschranke bzw. des Lichttasters bevorzugt, dass
zur Bereitstellung der Rückmeldeverbindung
die Signalverarbeitungseinheit einen Sender für elektromagnetische Strahlung
und die Steuereinheit einen entsprechenden Empfänger für elektromagnetische Strahlung aufweist.
Grundsätzlich
können
hierzu Funkverbindungen, beispielsweise im Radiowellenbereich oder im
Mikrowellenbe reich verwendet werden. Es ist jedoch besonders bevorzugt,
dass als elektromagnetische Strahlung infrarotes, sichtbares oder
ultraviolettes Licht verwendet wird, das im Vergleich zu Funkverbindungen
besonders gut gerichtet abstrahl- und empfangbar ist, wodurch die
Funktionssicherheit erhöht
wird. Zur Erreichung einer räumlich
flexibleren und vor äußeren Einflüssen geschützteren
Führung des
Lichts können
vorzugsweise Lichtleiter oder Lichtleiterfasern bei der Bereitstellung
der Rückmeldeverbindung
verwendet werden.
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Die eigentliche Regelung erfolgt
durch die Veränderung
der Sendeintensität
in Abhängigkeit von
den Ergebnissen der Prüfung
auf Verarbeitbarkeit und dem Abbruchkriterium, was bei der erfndungsgemäßen Lichtschranke
bzw. dem erfindungsgemäßen Lichttaster
in der Regeleinrichtung der Steuereinheit geschieht.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird als Abbruchkriterium verwendet, ob während des
Regelvorgangs die Prüfung
erstmals ergeben hat, dass das Prüfsignal verarbeitbar ist. Hierdurch
ergibt sich eine besonders schnelle Regelung.
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Bei einer anderen Ausführungsform
ist es bevorzugt, dass die Sendeintensität entweder ausgehend von einem
vorgegebenen Minimalwert nur vergrößert oder ausgehend von einem
vorgegebenen Maximalwert nur verkleinert wird, und dass als Abbruchkriterium
verwendet wird, dass nach Feststellung einer Verarbeitbarkeit eines
Prüfsignals
in einem vorhergehenden Zyklus die Prüfung ergibt, dass das Prüfsignal
nicht verarbeitbar ist. Bei dieser Ausführungsform wird gewissermaßen ein
Bereich von Sendeintensitäten
durchlaufen, für
die Prüflichtsignale
verarbeitbar sind.
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Als Sendeintensität kann dann zum Schluss eine
Sendeintensität
gesetzt werden, bei der ein Prüflichtsignal
als verarbeitbar erkannt wurde.
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Hierzu ist die Regeleinrichtung der
erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder des erfindungsgemäßen Lichttasters
bevorzugt dazu ausgebildet, zu Beginn eines Regelvorgangs die Sendeintensität auf einen
vorgegebenen Wert zu setzen und auf Rückmeldesignale der Signalverarbeitungseinheit hin
die Sendeintensität
in einer vorgegebenen Richtung zu ändern.
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Der Minimalwert kann dabei in Abhängigkeit von
der Empfindlichkeit des Lichtempfängers des Detektionselements
des Lichtempfängers
und gegebenenfalls von Eigenschaften der Sendelichtquelle gewählt werden.
Bei dieser Art der Regelung kann ein häufiges Übersteuern der Signalverarbeitungseinheit
bei Auftreten von Prüflichtsignalen
mit einer Empfangsintensität
oberhalb des vorgegebenen Empfangsintensitätsbereichs vermieden werden.
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Um eine möglichst schnelle und einfache
Regelung erreichen zu können,
ist es dabei besonders bevorzugt, dass die Sendeintensität zu Beginn
des Regelvorgangs auf einen Maximalwert gesetzt wird, und dass auf
entsprechende Rückmeldesignale
hin die Sendeintensität
herabgesetzt wird. Hierzu ist die Regeleinrichtung der erfindungsgemäßen Lichtschranke
oder des erfindungsgemäßen Lichttasters bevorzugt
dazu ausgebildet, zu Beginn eines Regelvorgangs die Sendeintensität auf einen
Maximalwert zu setzen und auf Rückmeldesignale
der Signalauswerteeinheit hin die Sendeintensität herabzusetzen. Als Maximalwert
kann insbesondere die maximale Sendeintensität des Lichtsenders bzw. der
Sendelichtquelle gewählt
werden.
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Insbesondere kann ausgehend von einer maximalen
Sendeintensität
der Sendelichtquelle die Sendeintensität in einem oder mehreren Zyklen
des Regelvorgangs so herabgesetzt werden, dass ein Übersteuern
der Signalverarbeitungseinheit nicht mehr auftritt. Sollen möglichst
geringe Sendeintensitäten
verwendet werden, kann die Reduktion der Sendeintensität so lange
erfolgen, bis eine untere Schwelle für die Empfangsintensität des Prüflichtsignals
unterschritten wird.
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Weiterhin ist es bevorzugt, dass
ein Regelbereich von Sendeintensitäten vorgegeben wird, und dass
der Regelvorgang abgebrochen wird, wenn die bei dem Regelvorgang
zu verwendenden Sendeintensitäten
außerhalb
des Regelbereichs liegen. Besonders bevorzugt kann dann ein entsprechendes Fehlersignal
von dem Lichtsender oder dem Lichtempfänger ausgegeben werden, das
anzeigt, dass der Regelvorgang erfolglos war. Zweckmäßigerweise ist
der Regelbereich nach oben hin durch die maximal von dem Lichtsender
abstrahlbare Sendeintensität
begrenzt.
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Weiterhin ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
bevorzugt, dass während
eines Normalbetriebs nach einem abgeschlossenen Regelvorgang in vorgegebenen
Zeitabständen
von dem Lichtsender Datentelegramme ausgesendet werden, dass geprüft wird,
ob Datentelegramme in den vorgegebenen Zeitabständen empfangen werden, dass
eine Unterbrechung des Lichtwegs festgestellt wird, wenn während einer
einer vorgegebenen ersten Anzahl von aufeinander folgenden Datentelegrammen
entsprechenden Zeit keine Datentelegramme empfangen wurden, und
dass eine Kontinuität
des Lichtwegs festgestellt wird, wenn eine vorgegebene zweite Anzahl
von aufeinander folgenden Datentelegrammen empfangen wird.
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Bei der erfindungsgemäßen Lichtschranke oder
dem erfindungsgemäßen Lichttaster
ist dazu bevorzugt, dass die Steuereinheit so ausgebildet ist, dass
während
eines Normalbetriebs in vorgegebenen Zeitabständen von der Sendelichtquelle
Lichtsignale mit Datentelegrammen abgebbar sind, und dass der Lichtempfänger eine
mit der Signalverarbeitungseinheit verbundene Auswerteeinheit aufweist,
mit der auf erste Signale der Signalverarbeitungseinheit hin, die
einem Lichtempfang eines Lichtsignals mit einem Datentelegramm entsprechen,
ein Unterbrechungssignal ausgebbar ist, wenn der Auswerteeinheit
eine vorgegebene erste Anzahl von aufeinander folgenden ersten Signalen
zugeführt
ist, und mit der auf empfangene Lichtsignale mit Datentelegramme
entsprechende zweite Signale der Signalverarbeitungseinheit hin
ein Kontinuitätssignal
ausgebbar ist, wenn der Auswerteeinheit eine vorgegebene zweite
Anzahl aufeinander folgender zweiter Signale zugeführt ist.
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Die Zeitabstände werden dabei zweckmäßigerweise
in Abhängigkeit
von den Zeitskalen vorgegeben, auf denen Veränderungen in dem Überwachungsbereich
auftreten können.
Insbesondere können
sie kleiner gewählt
werden als die kleinste Zeit, innerhalb derer typischerweise ein
Gegenstand in den Überwachungsbereich
eintritt oder diesen verlässt.
Besonders bevorzugt werden Zeitabstände kleiner als 0,01 s verwendet.
Weiterhin werden nur solche empfangenen Datentelegramme berücksichtigt,
deren Inhalt dem zu erwartenden Inhalt von Datentelegrammen bei
einer normalen Übertragung entspricht.
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Hierdurch wird eine hohe Sicherheit
der Erkennung einer Unterbrechung des Lichtweges erzielt. Dabei
können
die erste Anzahl aufeinander folgen der Datentelegramme und die zweite
Anzahl aufeinander folgender Datentelegramme verschieden oder auch
gleich gewählt
sein. Die Anzahl selbst kann jeweils insbesondere in Abhängigkeit
von den Zeitabständen
und einer gewünschten
Sicherheit einer Erkennung eines Eintritts eines Gegenstands in einen Überwachungsbereich
gewählt
werden.
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Die Erfindung wird nun weiter beispielhaft anhand
der einzigen Figur erläutert,
die schematisch eine Lichtschranke nach einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung zeigt.
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In der Figur weist eine Einweglichtschranke zur Überwachung
eines Überwachungsbereichs 10 einen
Lichtsender 12 und einen Lichtempfänger 14 auf, die über eine
Rückmeldeleitung 16 miteinander verbunden
sind.
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Der Lichtsender 12 umfasst
in einem Gehäuse
eine Steuereinheit 18 und eine mit der Steuereinheit 18 verbundene
und von dieser angesteuerte, in der Figur nur schematisch gezeigte
Sendelichtquelle 20, die eine Infrarot-LED und eine Fokussierungsoptik zur
Bündelung
des von der Infrarot-LED
abgegebenen Lichts umfasst.
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Der Lichtempfänger 14 umfasst als
Detektionselement 22 für
von der Sendelichtquelle 20 abgegebenes Infrarotlicht einen
Fototransistor, der in dem Wellenlängenbereich arbeitet, in dem
die Sendelichtquelle Infrarotlicht abstrahlt, eine Signalverarbeitungseinheit 24,
deren Eingang mit dem Detektionselement 22 verbunden ist,
und eine Auswerteeinheit 26, deren Eingang mit einem Ausgang
der Signalverarbeitungseinheit 24 verbunden ist. Der Ausgang
der Signalverarbeitungseinheit 24 ist weiterhin mit der Rückmeldeleitung 16 verbunden.
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Die Sendelichtquelle 20 und
das Detektionselement 22 sind so aufeinander ausgerichtet,
dass von der Sendelichtquelle 20 abgegebenes Infrarotlicht
entlang des Überwachungsbereichs 10 gestrahlt und
von dem Detektionselement 22 empfangbar ist.
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Die Steuereinheit 18 ist
zur Ansteuerung der Sendelichtquelle 20 ausgebildet und
weist neben in der Figur nicht ausdrücklich gezeigten Einrichtungen zur
Ansteuerung der Sendelichtquelle 20 im Normalbetrieb, in
dem der Überwachungsbereich 10 überwacht
wird, zur Regelung der Sendeintensität der Sendelichtquelle 20 eine
Regeleinrichtung 28 und einen Zeitgeber 30 auf.
Dabei ist die Regeleinrichtung 28 mit der Rückmeldeleitung 16 verbunden
und zum Empfang von Rückmeldesignalen
der Signalverarbeitungseinheit 24 ausgebildet.
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Die Signalverarbeitungseinheit 24 dient
der Aufbereitung von Empfangssignalen des Detektionselements 22,
die durch Umsetzung von von dem Detektionselement 22 empfangenen
Lichtsignalen der Sendelichtquelle 20 erhalten wurden.
Hierzu weist sie in der Figur nicht explizit gezeigten Einrichtungen zur
Signalaufbereitung auf, mit denen Signale mit Pegeln in einem einstellbaren
Arbeitsbereich verarbeitbar sind. In Verbindung mit einer Kennlinie
des Detektionselements 22, die den Zusammenhang zwischen
der auf das Detektionselement 22 auftreffender Lichtleistung
und dem entsprechenden Pegel des entsprechenden von dem Detektionselement 22 abgegebenen
elektrischen Signals wiedergibt, ergibt sich so ein einstellbarer
Empfangsintensitätsbereich für von dem
Lichtempfänger 14 verarbeitbare
Lichtsignale.
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Weiterhin weist die Signalverarbeitungseinheit 24 eine
Prüfeinrichtung 32,
eine Empfangsregeleinrichtung 34 und eine Erkennungseinrichtung 36 auf,
mittels derer verschiedene vorgegebene Lichtsignaltypen bzw. entsprechende
Typen von Empfangssignalen unterscheidbar sind.
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Die Erkennungseinrichtung 36 steuert
in Abhängigkeit
von dem Typ des Empfangsignals die Prüfeinrichtung 32 und
die Empfangsregeleinrichtung 34 an und übermittelt an diese gegebenenfalls
die elektrischen Signale.
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Die Prüfeinrichtung 32 ist
dabei dazu ausgebildet, Prüfsignale,
die der Signalverarbeitungseinheit 24 von dem Detektionselement 22 zugeführt wurden,
auf ihre Verarbeitbarkeit hin zu überprüfen, ein entsprechendes Rückmeldesignal
zu erzeugen und über
die Rückmeldeleitung 16 der
Steuereinheit 18 zuzuführen.
Hierzu ist die Prüfeinrichtung 32 mit
der Rückmeldeleitung 16 verbunden.
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Die Auswerteeinheit 26 ist
dazu ausgebildet, im Normalbetrieb eine Unterbrechung des Lichtweges
bzw. das Vorhandensein eines Gegenstands in dem Überwachungsbereich 10 anhand
von Ausgangssignalen der Signalverarbeitungseinheit 24 festzustellen
und über
einen Ausgang entsprechende Unterbrechungs- bzw. Kontinuitätssignale
auszugeben.
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Die Steuereinheit 18 mit
der Regeleinrichtung 28 und dem Zeitgeber 30,
die Signalverarbeitungseinheit 24 mit der Prüfeinrichtung 32 und
der Empfangsregeleinrichtung 34 sowie die Auswerteeinheit 26 sind
weiterhin dazu ausgebildet, wie im Folgenden beschrieben, in einer
Normalbetriebsart und einer Regelbetriebsart zu arbeiten.
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In diesen Betriebsarten werden die
Signale jeweils in digitaler Form als Datentelegramme übertragen,
so dass die Steuereinheit 18 mit der Regeleinrichtung 28,
die Signalverarbeitungseinheit 24 mit der Prüfeinrichtung 32,
der Empfangsregeleinrichtung 36 und der Erkennungseinrichtung 36 sowie
die Auswerteeinheit 26 zur Verarbeitung entsprechender digitaler
Signale ausgebildet sind.
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In der Normalbetriebsart, bei der
der Überwachungsbereich 10 überwacht
wird, erzeugt die Steuereinheit 18 ein Überwachungsdatentelegrammfär den Normalbetrieb
und steuert die Sendelichtquelle 20 entsprechend an, die
dann das Datentelegramm als gepulstes Überwachungslichtsignal einer in
der Steuereinheit 12 gesetzten Sendeintensität durch
den Überwachungsbereich 10 aussendet.
Die Datentelegramme werden dabei in vorgegebenen Zeitabständen von
beispielsweise 0,005 s periodisch abgestrahlt.
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Das Detektionselement 22 empfängt das Überwachungslichtsignal,
das nach Durchquerung des Überwachungsbereichs 10 nun
eine je nach Eigenschaften des Überwachungsbereichs
von der Sendeintensität
abweichende Empfangsintensität aufweist,
und setzt es in ein elektrisches, ein dem Datentelegramm des Lichtsignals
entsprechendes Empfangssignal um, das der Signalverarbeitungseinheit 24 zugeführt wird.
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In der Signalverarbeitungseinheit 24 werden die
von dem Detektionselement 22 empfangenen Signale aufbereitet
und daraufhin untersucht, ob der Lichtweg zwischen der Sendelichtquelle 20 und
dem Detektionselement 22 unterbrochen ist.
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Dazu wird zunächst überprüft, ob in den vorgegebenen
Zeitabständen
Lichtsignale von dem Detektionselement 22 empfangen wurden.
Ist dies der Fall, wird zum anderen in der Erkennungseinrichtung 36 überprüft, ob ein
empfangenes Datentelegramm dem vorgegebenen, im Normalbetrieb verwendeten Überwachungsdatentelegramm
entspricht.
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Bei positivem Ausgang beider Prüfungen wird
ein Datentelegramm erzeugt, das den Empfang eines Überwachungsdatentelegramms
des Lichtsenders 12 anzeigt, und der Auswerteeinheit 26 zugeführt.
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Ist wenigstens eine der beiden Bedingungen nicht
erfüllt,
wird ein Datentelegramm erzeugt, das anzeigt, dass die Lichtstrecke
unterbrochen wurde, und an die Auswerteeinheit 26 übermittelt.
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An dem Ausgang der Auswerteeinheit 26 liegt
entweder ein Kontinuitätssignal,
das anzeigt, dass sich kein Gegenstand in dem Überwachungsbereich 10 befindet,
dass heißt,
dass der Lichtweg zwischen Sendelichtquelle 20 und Detektionselement 22 nicht
unterbrochen ist, oder ein Unterbrechungssignal an, das anzeigt,
dass sich ein Gegenstand in dem Überwachungsbereich 10 befindet
und der Lichtweg zwischen der Lichtquelle 20 und Detektionselement 22 unterbrochen
ist.
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Ein Wechsel zwischen diesen beiden
Zuständen
erfolgt nur, wenn eine vorbestimmte Anzahl, zum Beispiel 10,
aufeinander folgende Datentelegramme der Signalverarbeitungseinheit 24 anzeigen, dass
entweder jeweils die Lichtstrecke unterbrochen war bzw. ist, oder
dass jeweils Überwachungslichtsignale
der Steuereinheit 18 empfangen wurden. Auf diese Weise
ergibt sich eine sehr sichere Erkennung einer Unterbrechung des Lichtweges
bzw. der Präsenz
eines Gegenstands in dem Überwachungsbereich 10 oder
eines nicht unterbrochenen Lichtweges.
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Die Normalbetriebsart wird in regelmäßigen Zeitabständen unterbrochen,
um eine Regelung der Sendeintensität der Sendelichtquelle 20 in
Abhängigkeit
von den optischen Eigenschaften in dem Überwachungsbereich 10 sowie
den Eigenschaften der Sendelichtquelle 20 und des Detektionselements 22 durchzuführen.
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Hierzu wird von der Regeleinrichtung 28 auf Signale
des Zeitgebers 30 hin zum Beispiel alle fünf Minuten
ein Regelvorgang eingeleitet. Die Regeleinrichtung 28 veranlasst
dann die Steuereinheit 18, in festgelegten Zeitintervallen,
die im Beispiel denen zwischen aufeinander folgenden Überwachungslichtsignalen
entsprechen, an den Lichtempfänger 14 Initialisierungslichtsignale
in Form von Initialisierungsdatentelegrammen zu übersenden, die den Befehl enthalten,
eine Regelung einzuleiten.
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Die Erkennungseinrichtung 36 ist
dazu ausgebildet, elektrische Signale des Detektionselements 22,
die Überwachungsdatentelegrammen
entsprechen, von elektrischen Signalen zu unterscheiden, die Initialisierungslichtsignalen
der Steuereinheit 18 entsprechen. Bei Empfang und Erkennung
eines solchen Initialisierungslichtsignals durch die Signalverarbeitungseinheit 24 wird über die
Rückmeldeleitung 16 ein
Bestätigungsdatentelegramm
an die Steuereinheit 18 und hierin an die Regeleinrichtung 28 übermittelt,
das anzeigt, dass die Signalverarbeitungseinheit 24 eine
Durchführung
eines Regelvorgangs erwartet.
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Auf dieses Signal hin veranlasst
die Regeleinrichtung 28 die Steuereinheit 18 dazu,
die Sendeintensität
der Sendelichtquelle 20, das heißt der darin enthaltenen LED,
auf einen maximal möglichen
Wert zu setzen, und wiederum in den gleichen Zeitabständen wie
zwischen den Initialisierungslichtsignalen Prüflichtsignale mit Prüfdatentelegrammen an
das Detektionselement 22 zu senden, die anzeigen, dass
die Leistung der LED 100 % der maximal möglichen Leistung beträgt.
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Das Detektionselement 22 empfängt diese Prüflichtsignale
und setzt sie in Empfangssignale um, die der Signalverarbeitungseinheit 24 zugeführt werden.
Nach in der Erkennungseinrichtung 36 erkannt wurde, dass
diese Empfangssignale Prüflichtsignalen
entsprechen, werden die Empfangssignale der Empfangsregeleinrichtung 34 zugeführt.
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Die Empfangsregeleinrichtung 34 versucht daraufhin,
die Signalverarbeitungseinheit 24 auf die von dem Detektionselement 22 empfangene
Empfangsintensität
derart anzupassen, dass ein Arbeitspunkt der Signalverarbeitungseinheit 24 möglichst nahe
bei einer der Empfangsintensität
entsprechenden Stärke
des Empfangssignals des Detektionselements 22 liegt.
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Gelingt dies nicht, da ein Übersteuern
der Signalverarbeitungseinheit 24 auftritt, veranlasst
die Empfangsregeleinrichtung 34 die Prüfeinrichtung 32 dazu, über die
Rückmeldeleitung 16 ein
Datentelegramm an die Steuereinheit 12 zu senden, das anzeigt,
dass die Sendeintensität
zu groß ist.
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Dieses Rückmeldesignal wird der Regeleinrichtung 28 zugeführt, die
daraufhin mittels der Steuereinheit 18 die Sendeintensität der Sendelichtquelle 20 um
5 % des aktuellen Wertes reduziert und wiederum Prüflicht signale
mit Prüfdatentelegrammen, die
Informationen über
die gerade eingestellte Sendelichtintensität enthalten, an das Detektionselement 22 übermitteln.
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Es wird nun mittels der Prüfeinrichtung 32, wie
zuvor festgestellt, ob die empfangenen Prüflichtsignale bzw. die diesen
entsprechenden elektrischen Signale des Detektionselements 22 nach
dem Versuch einer Anpassung mittels der Empfangsregeleinrichtung 34 in
der Signalverarbeitungseinheit 24 verarbeitbar sind.
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Der Regelvorgang wird nun zyklisch
solange fortgesetzt, bis die Signalverarbeitungseinheit 24 bzw.
die Prüfeinrichtung 32 feststellt,
dass entweder ein erwartetes Prüflichtsignal
nicht von dem Detektionselement 22 empfangen wurde oder
dass die Empfangslichtintensität
eines empfangenen Prüflichtsignals
nicht ausreicht, um in dem Lichtempfänger 14 verarbeitet
zu werden. Die Prüfeinrichtung 32 sendet
dann ein entsprechendes Datentelegramm über die Rückmeldeleitung 16 an
die Steuereinheit 18 bzw. die Regeleinrichtung 28,
die daraufhin die Sendeintensität
der LED der Sendelichtquelle 20 mittels der Steuereinheit 18 wieder
auf den in dem vorhergehenden Zyklus verwendeten Wert anhebt. Weiterhin
sendet die Regeleinrichtung 28 Datentelegramme aus, die
anzeigen, dass der Regelvorgang abgeschlossen ist.
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Diese Datentelegramme werden als Prüflichtsignale
von der Sendelichtquelle 20 an das Detektionselement 22 übermittelt,
dort in entsprechende Empfangssignale umgesetzt und der Signalverarbeitungseinheit 24 zugeführt. In
der Erkennungseinrichtung 36 werden diese Datentelegramme erkannt
und die Empfangsregeleinrichtung 34 wird dazu veranlasst,
die Empfindlichkeit der Signalverarbeitungseinheit 24 auf
die neue Sendeintensität
einzustellen.
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Weiterhin sendet nach Abschluss dieser
Einstellung die Prüfeinrichtung 32 über die
Rückmeldeleitung 16 ein
Rückmeldesignal,
das anzeigt, dass die Anpassung der Signalverarbeitungseinheit 24 erfolgreich
angepasst wurde.
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Dieses Rückmeldesignal wird von der
Regeleinrichtung 28 empfangen, die daraufhin die Regelung
abbricht und die Steuereinheit 12 dazu veranlasst, im Normalbetrieb
in regelmäßigen Abständen mit
der nun eingestellten Sendelichtintensität Überwachungslichtsignale mit Überwachungsdatentelegrammen
abzustrahlen.
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Wird nach Erreichen einer vorgegebenen Anzahl
von Zyklen, im Beispiel zwanzig, bei keinem der Prüfsignale
eine Verarbeitbarkeit festgestellt, wird der Regelvorgang abgebrochen
und von der Steuereinheit 18 ein Fehlersignal über einen
in der Figur nicht gezeigten Ausgang ausgegeben.
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Es wird so eine automatische und
sehr einfache Regelung der Sendelichtintensität der Sendelichtquelle 20 erreicht,
die eine sichere Funktion der Lichtschranke gewährleistet.
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- 10
- Überwachungsbereich
- 12
- Lichtsender
- 14
- Lichtempfänger
- 16
- Rückmeldeleitung
- 18
- Steuereinheit
- 20
- Sendelichtquelle
- 22
- Detektionselement
- 24
- Signalverarbeitungseinheit
- 26
- Auswerteeinheit
- 28
- Regeleinrichtung
- 30
- Zeitgeber
- 32
- Prüfeinrichtung
- 34
- Empfangsregeleinrichtung
- 36
- Erkennungseinrichtung