DE2344922A1

DE2344922A1 - Lichtempfindlicher belegdetektor

Info

Publication number: DE2344922A1
Application number: DE19732344922
Authority: DE
Inventors: Robert Elton Penny
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1972-09-08
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1974-03-28
Also published as: JPS5416097B2; US3789215A; JPS4966027A; GB1395851A; IT989314B; FR2199400A5; CA1012626A

Description

Böblingen, 3. September 1973 hz-fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung

23U922

Aktenseichen der Anmelderin: RA 972 O2O

Lichtempfindlicher Belegdetektor

Die Erfindung betrifft einen lichtempfindlichen Belegdetektor mit einer Lichtquelle auf der einen Seite und einer Photozelle auf der anderen Seite des Belegpfades.

Zur Festeilung der Anwesenheit oder der Abwesenheit von Belegen an bestimmten Stellen von Belegbearbeitungsgeräten werden beispielsweise zum Zwecke der Zählung oder der Steuerung Photodetektoren verwendet. Diese Photodetektoren werden für die Feststellung einzelner Belege, die Feststellung von einander überlappenden Belegen sowie zur Feststellung von mehrfach aufeinanderliegenden Belegen benutzt. Die Benutzung zur Feststellung von übereinanderliegenden Belegen bzw. sich überlappenden Belegen ist dann möglich, wenn die Belege bis zu einem gewissen Grade lichtdurchlässig sind.

Um den Durchgang von einem Einzelbeleg oder von mehreren Belegen festzustellen, werden Schwellwerte mit dem Ausgang des Detektors verglichen. Im Falle der Feststellung mehrerer übereinanderliegender Belege müssen die Schwellwertpegel sehr präzise eingestellt und gesteuert werden. Die Erzeugung der Schwellwertpegel selbst stellt kein besonderes Problem dar, jedoch erfordern die Veränderungen der Stärke der Lichtquelle, die sich bei längerer Benutzungsdauer aus Alterungsgründen ergeben, daß periodisch

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die verschiedenen Schwellwerte und die Schaltung insgesamt nachjustiert werden muß. Veränderungen in anderen Schaltkreiselementen erfordern ähnliche Nachjustage, um in richtiger Weise den Durchgang der Belege festzustellen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß ein lichtempfindlicher Belegdetektor geschaffen wird, mit dem die Änderungen der Werte der einzelnen Schaltkreiskomponenten, wie insbesondere der Lichtquelle, automatisch nachjustiert werden. Weiterhin soll ein zuverlässiger Detektor geschaffen werden, der darüber hinaus in der Lage ist, zuverlässig einander überlappende oder Mehrfachbelege im Belegpfad festzustellen.

Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten lichtempfindlichen Belegdetektor erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Photozelle ein Strom-Spannungs-Umsetzer angeschlossen ist, daß ein Spitzenprüfungs- und Haltekreis vorgesehen ist, der kontinuierlich die vom Umsetzer zugeführte Spannung prüft und eine der zugeführten Spitzenspannung entsprechende Ausgangsspannung abgibt und daß eine Vergleichsschaltung vorgesehen ist, die einen gewissen Teil des Ausgangs-Spannungssignals des Spitzenprüfungsund Haltekreises mit dem Ausgangswert des Strom-Spannungs-Umsetzers vergleicht und ein Ausgangssignal bei bestimmten Verhältnissen abgibt.

Mit Hilfe dieses erfindungsgemäß gestalteten Detektors ist es auf vorteilhafte Weise möglich, die Änderungen der Helligkeit der Lichtquelle und andere Alterungserscheinungen der Einzelkomponenten automatisch auszugleichen. Dadurch entfallen Nachjustagen und die damit verbundenen Zeitverluste.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Belegdetektorschaltung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden ist anhand der in den Figuran dargestellten Ausführungsbeispiele Aufbau und Wirkungsweise des erfindungsgemäßen

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Detektors näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemäßen

Detektoranordnung;

Fig. 2 schematisch eine Ausführungsform des in Fig.

dargestellten Strom-Spannungs-Umsetzers;

Fig. 3 und 4 scheiaatisch zwei verschiedene Ausführungsformen des in Fig. 1 dargestellten Spitzen-PrU-fungs- und Haltekreises und

Fig. 5 schematisch eine andere Ausführungsmöglichkeit

des in Fig. 1 dargestellten Vergleichskreises.

Gemäß der Darstellung in Fig. 1 ist eine Lichtquelle 11 mit einer Versorgungsspannungsquelle 12 verbunden und beleuchtet eine lichtempfindliche Photozelle 14, die einen Strom entsprechend der einfallenden Belichtungsintensität abgibt. Die Lichtquelle 11 und die Photozelle 14 sind auf verschiedenen Seiten eines Belegpfades 15 angeordnet, üfenn Belege entlang des Pfades 15 zwischen die Lichtquelle 11 und die Photozelle 14 gelangen, blockieren sie teilweise das auf die Photozelle 14 fallende Licht/ so daß die Amplitude des Ausgangsstroms der Photozelle 14 verändert wird, übereinanderliegende oder doppeltliegende Belege verursachen eine größere Reduzierung des Ausgangsstroms der Photozelle 14 als Einfachbelege und können dadurch unterschieden werden. Deshalb kann das Ausgangssignal der Photozelle 14 für die Feststellung des Durchgangs von Einfachbelegen als auch für überlappende oder doppeltliegende Belege verwendet werden.

Die Photozelle 14 ist an einen Strom-Spannungs-Umsetzer 16 angeschlossen, der ein Spannungssignal am Ausgang abgibt, welches der Größe des von der Photozelle 14 abgegebenen Stromes entspricht. Der Ausgang der Schaltung 16 wird einem Spitzen-

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Prüfungs- und Haltekreis 17 zugeführt, der am Ausgang eine Spannung abgibt, die der Spitzenspannung entspricht, die ihm am Eingang von der Schaltung 16 zugeführt wird. Der Spitzen-Prüfungs- und Haltekreis 17 folgt der von der Schaltung 16 zugeführten Spitzenspannung sehr schnell und hat andererseits eine sehr langsame Abfallrate. Auf diese Weise bleibt während der Zeit, zu der ein Beleg zwischen der Lichtquelle 11 und der Photozelle 14 vorhanden ist, der Ausgang der Schaltung 17 proportional zum Photostrom der Zelle 14, wenn diese nicht abgedeckt ist. Dies wird im folgenden noch näher erläutert.

Ein Vergleichsverstärker 18 hat einen Eingang 19, der über ein Spannungsteilernetzwerk mit einem Paar von Widerständen 20 und 21 mit dem Ausgang der Spitzen-Prüfungs- und Haltekreisschaltung 17 verbunden ist und einen weiteren Eingang 22, der direkt an den Ausgang des Strom-Spannungs-Umsetzers 16 angeschlossen ist. Der Eingang 19 des Vergleichsverstärkers 18 nimmt am Verbindungspunkt der beiden Widerstände 20 und 21 eine Teilspannung der Ausgangsspannung des Haltekreises 17 ab. Der Vergleichsverstärker 18 vergleicht somit einen festen Prozentsatz der Spitzenoder unabgedeckten Ausgangsspannung des von der Photozelle 14 über die Schaltungen 16 und 17 und den Spannungsteiler 20, 21 gelieferten Wertes mit dem Ausgangswert der Schaltung 16. Wenn entsprechend dem Durchgang eines Beleges der PhotoZeilenausgang unter einen bestimmten Prozentsatz des unmittelbar vorher anstehenden unabgedeckten Wertes absinkt, gibt der Vergleichsverstärker 18 ein Ausgangssignal an, das diese Situation anzeigt. Abhängig von dem gewählten Prozentsatz kann der Ausgang des Vergleichsverstärkers 18 den Durchgang eines einzelnen Beleges oder den Durchgang von sich überlappenden Belegen oder von mehrfach aufeinanderliegenden Belegen angeben. Als Vergleichsverstärker 18 kann ein üblicher Operationsverstärker verwendet werden.

Aus dem Vorstehenden ergibt sich, daß Alterungserscheinungen oder Änderungen in den Komponentenwerten, wie beispielsweise

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Lichtausbeute der Lichtquelle 11, offensichtlich keinen Einfluß auf die Zuverlässigkeit der Belegfeststellung haben, weil der Vergleich zwischen einem festen Prozentsatz des unabgedeckten Wertes des Ausganges der Photozelle 14 und dem abgedeckten Wert gemacht v/erden. Solange wie Änderungen, beispielsweise in der Lichtintensität der Quelle 11, innerhalb eines im wesentlichen linearen Bereiches der Lichtdurchlässigkeitscharakteristik des Beleges sind, haben diese Veränderungen keinen Einfluß auf die Zuverlässigkeit der Belegfeststellung. Zusätzlich besteht keine Notwendigkeit für eine Nachkalibrierung, weil der Schaltkreis jedesmal automatisch neu eingestellt wird, wenn unabgedecktes Licht der Lichtquelle 11 den Spitzen-Prüfungsund Haltekreis 17 auf den Vergleichswert der nicht abgedeckten Photozelle 14 einstellt.

In Fig. 2 ist eine Schaltung angegeben, durch die der Strom-Spannungs-Umsetzers 16 realisiert werden kann. Dabei wird die Photozelle 14 mit ihren beiden Ausgängen an die Eingänge eines Operationsverstärkers 25 angeschlossen, dessen Ausgang über einen Rückkopplungswiderstand 26 auf den Eingang zurückgeführt ist. Die am Ausgang anstehende Spannung U_AUS ist mit dem Produkt des Eingangsstromes I_EIN und dem Wert des Rückkopplungswider Standes 26 gegeben.

In den Fign. 3 und 4 sind zwei mögliche Ausführungsformen für den in Fig. 1 dargestellten Spitzen-Prüfungs- und Haltekreis 17 dargestellt. Die in Fig. 3 dargestellte Schaltung enthält einen geerdeten Kondensator 27, dessen anderer Pol den Ausgang der Schaltung bildet, an der die Spannung U~ ansteht. Dieser Punkt ist weiterhin über eine Diode 28 mit der Eingangsspannung U„,_r, verbunden sowie über eine weitere Diode 29 mit einer Referenzspannung U . Die Eingangsspannung U_n ist die Ausgangsspannung des Schaltkreises 16 und sie lädt den Kondensator 27 auf. Die Ausgangsspannung am Kondensator 27 an der Verbindung der Diode 28 und dem Kondensator 27 folgt mit Ausnahme des Spannungsabfalles über der Diode 28 der Eingangsspannung. Wenn

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die AusgangsSpannung des Strom-Spannungs-ümsetzers 16 abfällt, dann ist die Diode 28 umgekehrt vorgespannt und der Kondensator 27 hält die vorher erreichte Spitzenspannung aufrecht. Der Kondensator 27 wird sich sehr langsam über die Widerstände 20 und 21 entladen, in der Praxis wird er jedoch auf einen erneuten Spitzenwert vor irgendeiner wesentlicher Entladung wieder aufgeladen, weil die Entladung nur dann erfolgt, wenn eine Beleg zwischen der Lichtquelle 11 und der Photozelle 14 hindurchläuft.

Die Referenzspannung U_n, die dem Kondensator 27 über die Diode

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29 zugeführt wird, ist niedriger als der normale Viert der Spitzenspannung, die von der Schaltung 16 zugeführt wird. Im Falle einer durchgebrannten Lampe oder eines Fehlers in der Photozelle wird über diese Referenzspannung U_ ein konstanter Ausgangspegel generiert, der über den Vergleichsverstärker 18 einen Fehler signalisiert.

Der in Fig. 4 dargestellte Spitzen-Prüfungs- und Haltekreis ist im wesentlichen mit der in Fig. 3 dargestellten Schaltung identisch, jedoch ist ein Operationsverstärker 30 zwischen den Eingang U_x und die Diode 28' eingeschaltet. Der andere Eingang dieses Operationsverstärkers ist direkt mit dem Ausgang der Schaltung ö_AUS verbunden. Der Spannungsabfall über die Diode 28" wird durch diese direkte Rückkopplung vom Diodenausgang auf den anderen Eingang des Operationsverstärkers 30 eliminiert. Diese Schaltung ist insbesondere bei der Feststellung von einander überlappenden oder von mehrfach aufelnanderliegenden Belegen zu gebrauchen.

Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform des Spannungsteilernetzwerkes 20, 21 aus Fig. 1. Diese Schaltung enthält einen Potentiometer 31, der zwischen den Ausgang der Schaltung 17 und Erde gelegt ist. Der Abgriff 32 des Potentiometers ist mit in Reihe geschalteten Widerständen 2O¹ und 21' verbunden. Ein Umschalter 33 verbindet den Abgriff 32 des Potentiometers mit dem Eingang 19 in einer Stellung des Schalters 33, ge-

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Btrichelt in Fig. 5 dargestellt, und den gemeinsamen Verbindungspunkt der Widerstände 20' und 21' mit dem Eingang 19 in der anderen Stellung, ausgezogen dargestellt in Fig. 5. Diese Anordnung ist insbesondere bei der Feststellung von einander überlappenden Belegen vorteilhaft. Für das Einstellen der Schwellwertpegel wird der Schalter 33 in die gestrichelte Lage gebracht und verbindet somit den Abgriff 32 des Potentiometers 31 mit dem Eingang 19 des Vergleichsverstärkers 18. In dieser Position werden dann einzelne Belege nacheinander wiederholt durch den Detektor hindurchgeführt. Das Potentiometer 31 wird dabei so justiert, bis ein einzelner Beleg gerade ein Rückweisungssignal verursacht. Bei diesem Zeitpunkt wird dann der Schalter 33 in seine ausgezogene Lage umgeschaltet, wodurch der Schwellwert um einen festen Prozentsatz abgesenkt wird. Dieser Prozentsatz ist so gev/ählt, daß Einzelbeläge ohne Erzeugung eines Rückweisungssignals hindurchlaufen, daß jedoch doppeInliegende oder sich einander überlappende Belege ein Rückweisungssignal erzeugen.

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Claims

-β- 23U922

PATENTANSPRÜCHE

Lichtempfindlicher Belegdetektor mit einer Lichtquelle auf der einen und einer Photozelle auf der anderen Seite des Belegpfades, dadurch gekennzeichnet, daß an die Photozelle (14) ein Strom-Spannungs-Umsetzer (16) angeschlossen ist, daß ein Spitzen-Prüfung- und Haltekreis (17) vorgesehen ist, der kontinuierlich die vom Umsetzer

(16) zugeführte Spannung prüft und eine der zugeführten Spitzenspannung entsprechende Ausgangsspannung abgibt und daß eine Vergleichsschaltung (18 bis 21, 31 bis 33) vorgesehen ist, die einen gewissen Teil des Ausgangs-Spannungssignals des Spitzen-Prüfungs- und Haltekreises

(17) mit dem Ausgangswert des Strom-Spannungs-Umsetzers (16) vergleicht und ein Ausgangssignal bei bestimmten Verhältnissen abgibt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsschaltung (18 bis 21, 31 bis 33) einen Spannungsteiler mit zwei in Reihe geschalteten Widerständen (20, 21) enthält, der an den Ausgang des Spitzen-Prüfungs- und Haltekreises (17) angeschlossen ist und mit dem Teilerabgriff an einen ersten Eingang (19) eines Vergleichsverstärkers (18) angeschlossen ist, wobei am zweiten Eingang (22) des Vergleichsverstärkers

(18) der Ausgang des Strom-Spannungs-Umsetzers (16) liegt und daß am Ausgang des VergleichsVerstärkers (18) dann ein Signal ansteht, wenn die Ausgangsspannung des Strom-Spannungs-Umsetzers (16) unter die Abgriffsspannung des Spannungsteilers (2O, 21) abfällt und somit den Durchlauf eines Beleges zwischen der Lichtquelle (11) und der Photozelle (14) anzeigt.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Spitzen-Prüfungs- und Haltekreis (17) und den Spannungsteiler (20, 22) ein Potentiometer (31) ga-

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schaltet ist, das über seinen Abgriff (32) den Spannungsteiler (20¹, 21') speist und daß der Abgriff des Spannungsteilers (20¹, 21') wahlweise über einen Schalter (33) an den ersten Eingang (19) des Vergleichsverstärkers (18) anschaltbar ist (Fig. 5), wobei der Schalter (33) in seiner anderen Stellung den Abgriff (32) des Potentiometers (31) mit dem Eingang (19) des Vergleichsverstärkers (18) verbindet.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzen-Prüfungs- und Haltekreis (17) einen Kondensator (27) enthält, dem eine Referenzspannung (U_D) über eine Diode (29) und die Eingangsspannung (U„_X._T) vom Strom-Spannungs-Umsetzer (16) über eine v/eitere Diode (28) zugeführt wird, wobei der Verbindungspunkt der Dioden (23, 29) und des Kondensators (27) den Ausgang (U-_TT!,) bildet.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangs spannung (U„_X,_T) über einen Verstärker (30) und die mit diesem in Reihe liegende Diode (28') dem Kondensator (27') zugeführt wird, von dem eine direkte Rückkopplung auf den anderen Eingang des Verstärkers (30) geführt ist (Fig. 4).

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