DE1278887B

DE1278887B - Arrangement with several light barriers

Info

Publication number: DE1278887B
Application number: DE1964T0026962
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Joachim Held
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-09-08
Filing date: 1964-09-08
Publication date: 1968-09-26

Description

Anordnung mit mehreren Lichtschranken Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mehreren Lichtschranken, deren zugeordnete Auswerteschaltungen sich, an einer Stelle gemeinsam angeordnet, in einiger räumlicher Entfernung zu den Lichtschranken befinden, unter Verwendung von gleichstromgespeisten lichtempfindlichen Bauelementen als Lichtempfänger, deren elektrischer Widerstand sich bei Lichteinfall verändert und wobei die Versorgungsspannung und die Steuerimpulse jedes Lichtempfängers über ein gemeinsames zweipoliges Adempaar geführt sind.Arrangement with several light barriers The invention relates to a Arrangement with several light barriers, whose assigned evaluation circuits are Arranged together at one point, at some spatial distance from the light barriers are located, using light-sensitive components supplied with direct current as a light receiver, the electrical resistance of which changes when exposed to light and wherein the supply voltage and the control pulses of each light receiver are over a common two-pole wire pair are led.

Solche Anordnungen werden in der Technik häufig verwendet. Insbesondere in Belegbearbeitungsmaschinen, in denen der Beleglauf durch Lichtschranken kontrolliert wird, wie z. B. in Postscheckbearbeitungs- und Briefverteilmaschinen, ist eine größere Zahl von Lichtschranken notwendig, deren Auswerteschaltungen aus Platzgründen zumeist in einem gesonderten Gestell in einigen Metern Ab- stand von den Lichtschranken untergebracht sind. Als lichtempfindliche Bauelemente der Empfangsorgane der Lichtschranken werden häufig Photodioden verwendet. Da die letzteren nur em*en Strom von einigen 100 #tA abzugeben in der Lage sind, muß der Eingangswiderstand der Auswerteschaltung sehr hochohmig sein. Ferner sind die Photodioden betriebsmäßig in Sperrichtung vorgespannt, so daß sie einen Generator mit hochohmigem Widerstand darstellen. Aus diesem Grunde stellt auch der Lichtempfänger einen hochohmigen Widerstand dar, und das zweiadrige Verbindungskabel von einem Lichtempfänger zu seiner zugehörigen Auswerteschaltung ist an beiden Enden hochohmig abgeschlossen. Da hierdurch das Kabel gegen äußere Störeinflüsse empfindlich ist, muß man es abschirmen und sonach von jedem Lichtempfänger zu der ihm zugeordneten Auswerteschaltung ein zweiadriges abgeschirmtes Kabel führen, was bei einer größeren Zahl von Lichtschranken einen erheblichen Leitungsaufwand bedingt. Man könnte daran denken, anstatt von Photodioden Phototransistoren zu verwenden, welche stärkere Signale liefern, jedoch sind diese Phototransistoren bezüglich ihres Kollektorstromes sehr temperaturempfindlich, so daß sie mit genügend großem Störabstand nur bei Temperaturen von weniger als etwa 40' C verwendet werden können.Such arrangements are widely used in the art. Especially in document processing machines in which the flow of documents is controlled by light barriers, such as B. in postal check processing and letter distribution machines, a larger number of light barriers is necessary, the evaluation circuits of which are usually housed in a separate frame at a distance of a few meters from the light barriers for reasons of space. Photodiodes are often used as light-sensitive components of the receiving organs of the light barriers. Since the latter are only able to deliver em * en current of a few 100 #tA, the input resistance of the evaluation circuit must be very high-ohmic. Furthermore, the photodiodes are operationally reverse biased so that they constitute a high-resistance generator. For this reason, the light receiver also represents a high resistance, and the two-core connecting cable from a light receiver to its associated evaluation circuit is terminated with high resistance at both ends. Since this makes the cable sensitive to external interference, it must be shielded and a two-wire shielded cable must be run from each light receiver to the evaluation circuit assigned to it, which requires a considerable amount of wiring for a large number of light barriers. One could think of using phototransistors instead of photodiodes, which deliver stronger signals, but these phototransistors are very temperature-sensitive with regard to their collector current, so that they can only be used at temperatures of less than about 40 ° C. with a sufficiently large signal-to-noise ratio.

Bei Kondensatormikrofonen ist es, um die äußeren Störeinflüsse auf das Verbindungskabel zwischen Mikrofon und Verstärker herabzusetzen, bekannt, das Mikrofon mit der ersten Verstärkerstufe zu einer Einheit zusammenzufassen. Eine vorherige Verstärkung über ein längeres Kabel zu übermittelnder elektrischer Signale, wobei das zweiadrige Kabel zur Verstärker-Fernspeisung und zur Signalübermittlung dient, ist auch bei Antennenverstärkern und bei einem induktiven Impulsgeber für Eisenbahnsicherungszwecke bekannt.With condenser microphones it is up to the external disturbances to reduce the connection cable between microphone and amplifier, known that Combine the microphone with the first amplifier stage into one unit. One previous amplification of electrical signals to be transmitted over a longer cable, the two-core cable for remote amplifier power supply and signal transmission is also used with antenna amplifiers and with an inductive pulse generator for Railway security purposes known.

Die Erfindung beschäftigt sich, wie bereits angegeben, mit dem Fall, daß eine Mehrzahl von Lichtschranken vorhanden ist, deren zugeordnete Auswerteschaltungen sich, an einer Stelle gemeinsam angeordnet, in einiger räumlicher Entfernung zu den Lichtschranken befinden, unter Verwendung von gleichstromgespeisten lichtempfindlichen Bauelementen als Lichtempfänger, deren elektrischer Widerstand sich bei Lichteinfall verändert und wobei die Versorgungsspannung und die Steuerimpulse jedes Lichtempfängers über ein gemeinsames zweipoliges Adempaar geführt sind.As already stated, the invention deals with the case that a plurality of light barriers is present, their associated evaluation circuits to each other, arranged together at one point, at some spatial distance the light barriers are, using direct current fed light-sensitive Components as light receivers, the electrical resistance of which increases when exposed to light changed and wherein the supply voltage and the control pulses of each light receiver are routed via a common two-pole wire pair.

Die Erfindung ermöglicht es, den Leitungsaufwand zu reduzieren, indem bei Anordnung von n lichtempfindlichen Elementen als lange Leitungen insgesamt nur n+ 1 ungeschirinte Adern zu verlegen sind.The invention makes it possible to reduce the line expenditure in that when n light-sensitive elements are arranged as long lines, a total of only n + 1 unshielded wires have to be laid.

Dies wird erfmdungsgemäß dadurch erreicht, daß jedem lichtempfindlichen Bauelement über eine kurze Leitung ein Verstärkertransistor mit niedrigem Ausgangswiderstand nachgeschaltet ist, daß die Versorgungsspannung allen Verstärkertransistoren gemeinsam niederohrnig und ungeschirmt über eine erste Ader zugeführt wird, während der Ausgang eines jeden Verstärkertransistors über eine zweite niederohnüge ungeschirmte Ader mit der entsprechenden Auswerteschaltung verbunden ist, und daß der Stromkreis jeweils über den Eingangswiderstand der betreffenden Auswerteschaltung, welcher den Arbeitswiderstand des Verstärkertransistors bildet, und über die zweite Klemme der Versorgungsspannungsquelle geschlossen ist. Die Erfindung ist vorzugsweise derart weitergebildet, daß das lichtempfliidliche Bauelement zwischen dem Kollektor und der Basis des Verstärkertransistors angeordnet ist und daß entweder am Emitter oder am Kollektor dieses Elements das verstärkte Lichtschrankensignal für die Auswerteschaltung abgenommen wird.According to the invention, this is achieved in that each light-sensitive Component via a short line an amplifier transistor with low output resistance downstream is that the supply voltage is common to all amplifier transistors low-eared and unshielded via a first wire, while the output of each amplifier transistor via a second low-profile unshielded wire is connected to the corresponding evaluation circuit, and that the circuit in each case via the input resistance of the evaluation circuit in question, which is the working resistance of the amplifier transistor, and via the second terminal of the supply voltage source closed is. The invention is preferably developed in such a way that that the light sensitive component between the collector and the base of the amplifier transistor is arranged and that either the emitter or the collector of this element amplified light barrier signal for the evaluation circuit is picked up.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann weiterhin in vorteilhafter Weise so ausgebildet sein, daß sich zwischen Basis und Emitter des Verstärkertransistors ein Widerstand solcher Größe befindet, daß der Dunkelstrom des lichtempfindlichen Bauelements an der Basis des Verstärkertransistors kein größeres Spannungspotential als etwa 0,5 V erzeugen kann und daß gleichzeitig ein Verstärkertransistor verwendet wird, der bis zu einem Spannungspotential von etwa 0,5 V an seiner Basis mit Sicherheit gesperrt bleibt.The arrangement according to the invention can furthermore advantageously be designed so that there is a resistance between the base and emitter of the amplifier transistor of such magnitude that the dark current of the light-sensitive component at the base of the amplifier transistor cannot generate a voltage potential greater than about 0.5 V and that at the same time an amplifier transistor is used, which remains safely blocked up to a voltage potential of about 0.5 V at its base.

Durch -die Erfindung ist es also möglich, Anordnungen mit mehreren Lichtschrankeil zu bauen, bei denen die elektrische Verbindung von den Lichtschrankenempfängern zu den ihnen zugeordneten Auswerteschaltungen über jeweils ein ungeschirmtes einadriges Kabel erfolgt und bei denen die Versorgungsspannungen allen Lichtempfängern über ein weiteres einadriges, ebenfalls ungeschirmtes Kabel zugeführt werden.The invention makes it possible to have arrangements with several Build a light barrier part in which the electrical connection from the light barrier receivers to the evaluation circuits assigned to them via an unshielded single-core Cable takes place and where the supply voltages to all light receivers Another single-core, also unshielded cable can be fed in.

Die Erfindung soll nun an Hand der Zeichnung noch näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to the drawing will.

F i g. 1 stellt ein Blockschaltbild einer erfmdungsgemäßen Anordnung dar und zeigt drei Lichtschrankenempfänger, die dazugehörigen Auswerten schaltungen sowie die entsprechenden Verbindungsleitungen; F i g. 2 stellt einen Lichtschrankenempfänger samt dem ihm nachgeschalteten Verstärkertransistor dar. In F i g. 1 sind drei Lichtschrankenempfänger mit 1, 2, 3 bezeichnet, die jeweils eine Photodiode und eine dieser vörgoschaltete, Optik enthalten. Den Empfängern nachgeschaltet sind je ein Verstärkertransistor 4, 5, 6. Die Versorgunggspanftung wird allen Verstärkertransistören Über eine gemeinsame niederohmige, nicht abgeschirmte Leitung 7 von der Versorgungsspannungsquelle 8 zugeführt. Der signalmäßig »heiße« Ausgang eines jeden Verstärkers 4, 5, 6 ist über niederohmige, nicht abgeschirmte Leitungen 9, 10, 11 den Ausw6rteschaltungen 12, 13, 14 zugeführt. Letztere sind in einem Gestell 15 untergebracht, welches auch die Versorgüngsspannung 8 enthält. Letztere liegt, ebenso wie die Auswerteschaltungen, einpolig an Masse.F i g. 1 represents a block diagram of an arrangement according to the invention and shows three light barrier receivers, the associated evaluation circuits and the corresponding connecting lines; F i g. 2 shows a light barrier receiver including the amplifier transistor connected downstream of it. In FIG. 1 , three light barrier receivers are labeled 1, 2, 3 , each of which contains a photodiode and one of these pre-switched optics. Connected downstream of the receivers are sorted, an amplifier transistor 4, 5, 6. The Versorgunggspanftung is Verstärkertransistören all through a common low-resistance, non-shielded wire 7 supplied from the supply voltage source. 8 The signal-wise "hot" output of each amplifier 4, 5, 6 is fed to the output circuits 12, 13, 14 via low-resistance, unshielded lines 9, 10, 11. The latter are housed in a frame 15 which also contains the supply voltage 8 . The latter, like the evaluation circuits, has a single pole connection to ground.

In F i g. 2 ist ein Lichtempfänger (ohne Optik) zusammen mit dem nachgeschalteten Verstärkertransistor dargestellt. Die Photodiode Ph liegt zwischen dem Kollektör und der Basis eines ilpft-Transistors Ts, wobei dessen Kollektor an der Vorsorguilgsleitüng 7 liegt und wobei an dessen Emitter das Ausgangssighal abgenommen wird. Zwischen Emitter und Basis des Transistors Ts liegt ein Widerstand R, der so bemessen ist, daß der Dunkelstrom der Phötödiode an der Basis des Transistors kein höheres Potential als etwa 0,5 V erzeugen kann, Verwendet man Siaium-lipn-Transigtoren zur Verstärkung, die erst bei einer 13asis-tfnitter-Spannüng von mehr als 0,5 V leitend worden, so kann man durch die Verwendung des Widerstandes den Dunkelstrom der Photodiode Ph bei normalerweise auftretenden Temperaturen völlkömmeft unwirksam machen. Man kann jedoch auch, um die Betriebssicherheit noch zu erhöhen, den Ohnischen Widerstand durch einen NTC-Widerstand (Heißleiter) ersetzen, der den Temperaturgang der Photodiode auch bei höheren Temperaturen sehr weitgehend ausgleicht.In Fig. 2 shows a light receiver (without optics) together with the downstream amplifier transistor. The photodiode Ph is located between the collector and the base of an ilpft transistor Ts, the collector of which is connected to the Vorsorguilgsleitüng 7 and the output signal is taken from the emitter. Between the emitter and base of the transistor Ts is a resistor R, which is dimensioned so that the dark current of the Phötödiode can produce at the base of the transistor no potential higher than about 0.5 V, If, Siaium-LiPN-Transigtoren for reinforcement, the only became conductive at a basic tfnitter voltage of more than 0.5 V, the dark current of the photodiode Ph can be made completely ineffective at normally occurring temperatures by using the resistor. However, in order to further increase operational reliability, the Ohnian resistor can be replaced by an NTC resistor (thermistor), which largely compensates for the temperature variation of the photodiode, even at higher temperatures.

Wenngleich die Erfindung vorstehend an Hand einer Anordnung mit drei Lichtschranken beschrieben wurde, so ist es doch selbstverständlich, daß die Zahl der verwendeten Lichtschranken je nach Bedarf frei wählbar ist.Although the invention has been described with reference to an arrangement having three light barriers, it goes without saying that the number of the light barriers used can be freely selected according to need.

Claims

Patent claims. 1. Arrangement with several light barriers, whose associated evaluation circuits are located at one point together, at some spatial distance from the light cabinets, using direct current-fed light-sensitive components as light receivers, whose electrical resistance changes when exposed to light and where the supply voltage and the Steueriftipulse each Lichteinpfängers are guided via a common two-terminal pair, i.e., a du t c h GEK e n ii stands 1 that each lichtempfindliehen Baueleinent (1, 2, 3) is nachgeschältet over a short line, a Verstärkefträngigtör (4, 5, 6) with niedrigeiji output resistor that the supply voltage to all Vera stronger transistors is fed together with low resistance and unshielded via a first wire (7) , while the output of each preamplifier transistor (4,5,6) is supplied via a second low-resistance unshielded wire (9, 10, 11) with the corresponding Evaluation attitude- (12, 13, 14) is connected and that the circuit is closed in each case via the input resistance of the evaluation circuit in question, which forms the working resistance of the amplifier transistor, and via 'the second terminal of the supply voltage source (8) .

2. Arrangement naöh claim 1, characterized denotes Ge, that the photosensitive trees! Element (Ph) is arranged between your Köllektor and the base of the amplifier transistor (Ts) and that barren removed the amplified light barrier signal for Auswdrtegühältuiig either at the emitter to the collector of this element will. 8. The arrangement according to claim 2, characterized ge # keitüze, ichiiet that between the base and emitter of the amplifier tratisistor a resistor (R) is of such a size that the dark current of the light-sensitive Bauälemeiits (Ph) at the base of the amplifier tratisistor no larger Spännungspötitial than about 0.5 V, it can testify # and that simultaneously a Vef # used stärkerträngistör, which remains up to a locked Spatinang-spotential of 0.5V at its base with safety. 4 # Arrangement according to Claim 3, characterized in that a thermistor (NTC) is used as the resistor (R), which compensates for the temperature range of the light-sensitive component (Ph). 5. Arrangement according to one or more of the preceding claims, characterized in that the light-sensitive component (Ph) and the amplifier transistor (Ts) are in a common housing. 6. Arrangement according to claim 5, characterized in that the light-sensitive component and the amplifier transistor are designed as an integrated semiconductor module. Documents considered: German Patent No. 1 202 182; C. Rint, "Handbook for High Frequency and Electrical Engineers", Vol. 1, 1952, pp. 424 to 426; "Funkschau", 1965, no. 3, p. 61.