DE2914329A1 - Lichtschranke - Google Patents

Description

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Lichtschranke

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschranke. Unter Lichtschranke wird in der nachfolgenden Beschreibung eine Kombination von lichtspendenden und lichtwahrnehmenden Anordnungen auf jeweils einer Seite eines Ueberwachungsbereiches zusammen mit dem Zubehör, welches zur Aktivierung dieser Anordnungen nach einem gegebenen Verlauf erforderlich ist und um ein sich im Ueberwachungsbereich befindendes Objekt aufspueren zu können, verstanden.

Unter Berücksichtigung der vorgenannten Definition, bezieht sich die vorliegende Erfindung im besonderen auf die Art von Lichtschranken, welche aus einer Mehrzahl von lichtspendenden Anordnungen auf der einen Seite des Ueberwachungsbereiches und aus einer Mehrzahl von lichtwahrnehmenden Organen auf der entgegengesetzten Seite des Ueberwachungsbereiches bestehen. Die lichtspendenden Anordnungen sind aktivierbar und die lichtwahrnehmenden Anordnungen sind ebenfalls aktivierbar, ueber ein von einemOszillator erzeugtem Signal, derart, dass während ein und desselben Zeitabschnittes nur eine lichtspendende Anordnung und eine lichtwahrnehmende Anordnung gleichzeitig aktiviert sind, aber während eines anderen Zeitabschnittes andere Anordnungen paarweise aktiviert sind usw.

Es ist an und fuer sich bereits eine Anordnung zur Detektierung eines in einen Ueberwachungsbereich eingefuehrten Objektes bekannt, indem das Objekt einen Lichtstrahl unterbricht, der von einer licht spendenden Anordnung erzeugt wird, und somit der Lichtstrahl daran gehindert wird, zu einer lichtwahmehmenden Anordnung zu gelangen» Bei unterbrochenem Lichtempfang ist die lichtwahrnehmende Anordnung so beschaffen, dass sie eine objektdetektierende Anordnung zur Aktivierung anregt. Die lichtspendenden Anordnungen und die lichtwahrnehmenden Anordnungen werden untereinander ueber ihre jeweiligen Steuerungseinheiten gesteuert. Diese Steuerungseiriheiten sind identisch gleich und so beschaffen, dass sie in aufeinanderfolgender Weise jede der lichtspendenden, bzw. jede der lichtwahrnehmenden Anordnungen einschalten. Dadurch wird während eines ersten Zeitabschnittes die erste licht-

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spendende Anordnung und die erste lichtwahrnehmende Anordnung gleichzeitig eingeschaltet, itfogegen eine andere lichtspendende Anordnung und eine andere lichtwahrnehmende Anordnung während eines zweiten Zeitabschnittes gleichzeitig eingeschaltet sind, usw. Die beiden Steuereinheiten sind an den gleichen Taktpulsgenerator angeschlossen. Das Ausgangssignal des Taktpulsgenerators soll teils der Steuerung des aufeinanderfolgenden Einschaltens sämtlicher lichtspendenden Anordnungen dienen und teils eines entsprechenden aufeinanderfolgenden Einschaltens sämtlicher, den licht spendenden Anordnungen entsprechenden lichtwahrnehmenden Anordnungen. Das Signal des Taktpulsgenerators wird auch zur Aktivierung eines signalvergleichenden Kreises verwandt, um während der Dauer des Taktpulses das Vorhandensein oder das Ausbleiben eines Ausgangssignales der während der Dauer des Taktpulses aktivierten lichtwahrnehmenden Anordnung identifizieren zu können.

Vorrichtungen der vorgenannten Art sind bereits bekannt und kommen in einer Mehrzahl verschiedener Bereiche zur Anwendung. Die einfachste Art der.Anwendung ist, wenn ein einziger Lichtstrahl, welcher in einer lichtspendenden Anordnung erzeugt wird, zu einer lichtwahrnehmenden Anordnung gelangt, sobald aber der Lichtstrahl von einem Objekt, beispielsweise einer Hand, unterbrochen wird, wird der abgebrochene Lichtempfang in der lichtwahrnehmenden Anordnung in einem elektrischen Kreis so umgewandelt, dass dadurch die Abschaltvorrichtung einer Maschine, beispielsweise einer Stanzmaschine, betätigt wird.

Die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass die Verwendung eines einzigen Lichtstrahles nicht ausreichend ist, sondern die vorliegende Erfindung geht davon aus, dass eine Mehrzahl von licht spendenden Anordnungen auf der einen Seite eines Ueberwachungsbereiches und einer Mehrzahl von lichtwahrnehmenden Anordnungen auf der gegenueberl legenden Seite des Ueberwachungsbereiches vorhanden sein muessen, damit der Ueberwachungsbereich eine normalerweise ebene Ausdehnung erhält. Dadurch ergibt sich die Notwendigkeit, festzustellen, ob ein Lichtstrahl zwischen einer licht spendenden Anordnung und einer lichtwahrnehmenden Anordnung während des Zeitabschnittes j wenn die lichtspendende Anordnung und die lichtxtfahrnehmende Anordnung aktiviert sind, unterbrochen ist.

Wenn eine Lichtschranke der vorgenannten Art in einer Stanzmaschine zur Anwendung kommt, sind an die Lichtschranke angeschlossene elektrische Kreise so beschaffen, dass die Stanzmaschine angehalten wird, sobald ein einziger Lichtstrahl unter sämtlichen Lichtstrahlen im Ueberwachungsbereich der Lichtschranke durch ein in den Ueberwachungsbereich eingefuehrtes Objekt, beispielsweise einer Hand, unterbrochen wird.

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In Zusammenhang mit diesem Anwendungsbereich hat es sich als eine unerlässliche Forderung ergeben, dass sämtliche in der Lichtschranke enthaltenen Teile so konstruiert und während des Betriebs so geprueft sein muessen, dass beim Auftreten eines einzigen Fehlers bei einem oder mehreren dieser Teile, dieser ein Fehlsignal auslöst, xvelches gexröhnlicherweise so angeschlossen ist, dass dadurch die Stanzmaschine angehalten wird.

Wenn diese Forderung erfuellt wird ist es ausgeschlossen, dass ein Fehler in einem Teil oder Zubehör einen unterbrochenen Lichtstrahl falsch oder ueberhaupt nicht auswertet und dadurch zulässt, dass die Stanze weiterarbeitet.

Ausgehend von den vorgenannten Forderungen, ergibt eine Lichtschranke, welche den Anforderungen entsprechen soll, ein sehr komplexes System.

Eine vollständige Analyse in der jede Fehlerkombintaion behandelt wird, Cdie Fehlerkombinationen können aus Kurzschluss, Unterbrechung oder Paramaterveränderungen in einem Komponenten oder einer Einheit des ganzen komplexen Systemes bestehen) ist sehr zeitaufwendig und aus diesem Grunde werden in der nachstehenden "Fehleranalyse" nur bestimmte Fehlerarten dargestellt.

Die vorliegende Erfindung baut auf die Tatsache auf, dass die meisten internen Fehler die auftreten können, eine derartige Veränderung in den intern erzeugten Signalen verursachen sollen, dass sie eine artifizielle Lichtstrahlunterbrechung darstellen oder verursachen und dadurch ein Fehlsignal oder Stoppsignal auslösen.

Unter Beachtung dieses Umstandes baut die vorliegende Erfindung auf die Erkenntnis, dass parallel zum Einschaltzyklus der lichtspendenden und der lichtwahrnehmenden Anordnungen, eine Rechenkette arbeiten soll. Diese Rechenkette ist vorgesehen, um mit einem weiteren Organ zusammenzuwirken, zur Erzeugung eines Signals mit derselben Frequenz und Zeiteinstellung, wie sie von den lichtwahrnehmenden Anordnungen bei ununterbrochenen Lichtstrahlen empfangen werden. Die Ausgangssignale von den lichtwahrnehmenden Anordnungen können dann mit dem Ausgangssignal der Rechenkette in Bezug auf Zeit, Phase und Polarität verglichen werden und erst bei ausbleibender Uebereinstimmung ein Ausgangssignal in Form eines Fehlsignales, Stoppsignales oder Alarmsignales erzeugen.

Bei der Konstruktion des Ausfuehrungsbeispieles, entsprechend der vorliegenden Erfindung, wurde bei der vorgenannten Fehleranalyse vorausgesetzt, dass sich die meisten Fehler sofort als Fehler bei den Takt-, Nullpunkts-, Synchronisierungs- oder Empfangspulsen zu erkennen geben. Ein Fehler bei einem dieser Pulse bedeutet, dass einer oder mehrere dieser Pulse ein Signalbild ergeben, welches vom Signalbild eines intakten Kanals abweicht und dadurch kann ein Fehlsignal ausgelöst

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Damit sich sämtliche Fehler auf die vorgenannte Weise zu erkennen geben, wurden die fuer die vorliegende Erfindung gewählten Kreislösungen auf eine besondere Art gestaltet. Die nachstehende Fehleranalyse wird deshalb der Einfachheit halber vor allem nur die mehr komplexen Fehlerarten behandeln, welche auch direkt die Wahl der im Ausfuehrungsbeispiel angegebenen Kreislösungen gelenkt haben.

Es ist mit Ruecksicht auf das Gesagte ein Zweck der vorliegenden Erfindung, Anweisung ueber zwei separat arbeitende Kanäle zu geben, bei denen lichtspendende Anordnungen und lichtwahrnehmende Anordnungen, sowie Steuerungsausruestung in dem einen Kanal (Α-Kanal) enthalten sind, eine Rechenkette und dazu gehörende Steuerungsausruestung dagegen in dem anderen Kanal (B-Kanal) enthalten sind und dass die von der Rechenkette erzeugten Signale und die von den lichtwahrnehmenden Anordnungen erhaltenen Ausgangssignale auf Zeit, Phase und Polarität verglichen werden, um in einem Vergleicherkreis auswerten zu können, ob ein Fehlersignal ausgelöst, d.h. aktiviert werden soll, oder nicht.

Es ist weiterhin ein Zweck der vorliegenden Erfindung, Anweisung ueber eine Möglichkeit zu geben, ein und denselben Oszillator zu verwenden, zur Erzeugung der sog. Taktpulse, an sowohl die lichtspendenden als auch die lichtwahrnehmenden Anordnungen, damit diese paarweise aktiviert werden können. Dieser Oszillator sollte am besten kristallgesteuert sein und kann ueber eine Phasensperre einen zweiten Oszillator steuern, um ein gleichwertiges Signal erzeugen zu können, welches in einer Rechenkette und der dazugehörenden Steuerungsausruestung verwendet werden kann.

Ein weiterer Zweck mit der vorliegenden Erfindung ist, die Synchronisierungspulse auf einen im voraus bestimmten Zeitabschnitt erzeugen zu lassen, während dieses Zeitabschnittes tritt ein artifizieller Fehler auf und falls ein Fehler bei anderen Zeitabschnitten auftritt, wird ein Synchronisierungspuls im falschen Zeitabschnitt erzeugt, mit einer Asynchronisation zur Folge, die einen bestimmten Zeitabschnitt zwischen den Synchronisierungspulsen erfordert.

Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist, Synchronisierungspulse in dem Organ erzeugen zu lassen, welches dazu vorgesehen ist, die lichtspendenden Anordnungen zu betreiben. Die Synchronisierungspulse sind teils an die Rechenkette und teils an die Organe zur Lichtwahrnehmung angeschlossen.

Ein weiterer Zweck ist, dass während eines bestimmten Abschnittes ein Ausgangssignal vom Empfänger immer einem unterbrochenem Lichtstrahl (dunkel) entspricht und während eines anderen bestimmten Abschnittes soll das Ausgangssignal des Empfängers einem nicht unterbrochenen Lichtstrahl (hell) entsprechen.

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Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist, dass die lichtspendenden Anordnungen nur während eines Bruchteiles des Abschnittes, vorzugsweise des halben, aktiviert sind.

Letztlich ist es ein Zweck der vorliegenden Erfindung, dass nur ein Paar lichtspendender und lichtwahrnehmender Anordnungen gleichzeitig eingeschaltet ist
und fuer diesen Zweck sind Kontrollkreise vorhanden.

Weiterhin soll die Reihenfolge fuer eine lichtspendende Anordnung während eines Zeitabschnittes mit der Reihenfolge fuer die lichtwahrnehmende Anordnung uebereinstimmen und während des darauffolgenden Zeitabschnittes sollen andere Anordnungen paarweise aktiviert sein, jedoch nicht solche, die in der Reihenfolge unmittelbar daneben liegen.

Was in erster Linie als kennzeichnend fuer eine Lichtschranke gemäss vorliegender Erfindung angesehen werden kann, geht aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 hervor. Eine derzeit vorgeschlagene Ausfuehrungsform, welche die fuer die vorliegende Erfindung besonderen Kennzeichen aufweist, wird unter Hinweis auf die beigefuegten Zeichnungen näher beschrieben, in denen

Fig. 1 ein Blockschema ueber eine Lichtschranke zeigt,

Fig. 2 ein Anschlusschema ueber eine Zentraleinheit zeigt, welche eine Anzahl gedruckter Kreise, Stromzufuhrplatten und eine Anzahl
Relaisplatten enthält, sowie Anschlussbuchsen zur Sendereinheit und Empfängereinheit,

Fig. 3 eine zum Α-Kanal gehörende Leiterplatte zeigt, die in Fig. 2
enthalten ist,

Fig. 4 eine zum B-Kanal gehörende Leiterplatte zeigt, die in Fig. 2
enthalten ist,

Fig. 5 die Sendereinheit der lichtspendenden Anordnungen zeigt,

Fig. 6 die Empfängereinheit der lichtwahrnehmenden Anordnungen zeigt,

Fig. 7 den Lichtstreuwinkel jeder der lichtspendenden Anordnungen, sowie ein Objekt, eingefuehrt in den Ueberwachungsbereich, zeigt,

Fig. 8 verschiedene Pulsformen fuer Signale zeigt, die auf der Leiterplatte gem. Fig. 3 auftreten können,

Fig. 9 verschiedene Pulsformen fuer Signale zeigt, die auf der Leiterplatte gem. Fig. 4 auftreten können,

Fig. 10 verschiedene Pulsformen fuer Signale zeigt, die in der Empfängereinheit gem. Fig. 6 auftreten können und

Fig. 11 verschiedene Pulsformen fuer Signale zeigt, die in der Sendereinheit gem. Fig. 5 auftreten können.

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Unter Hinweis auf Fig. 1 wird in Blockschemaform eine gemäss dem Princip der vorliegenden Erfindung aufgebaute Lichtschranke gezeigt, die aus einer Mehrzahl lichtspendender Anordnungen S1, S2, S3...Sn besteht, angebracht auf der einen Seite eines Ueberwachungsbereiches 1a, sowie einer Mehrzahl lichtwahrnehmender Anordnungen M1, M2, M3...Mn, angebracht auf der gegenueberliegenden Seite des Ueberwachungsbereiches. Der Ueberwachungsbereich 1a erhielt durch die Ausrichtung der Anordnungen SI-Sn und Anordnungen MI-Mn eine ebene Ausdehnung. Sowohl die lichtspendenden Anordnungen SI-Sn, sowie die lichtwahmehmenden Anordnungen M1-Mn sind aktivierbar ueber Signale in Form von Pulsen, die von einem Oszillator 2 erzeugt werden, so, dass während ein und desselben Zeitabschnittes jeweils nur eine lichtspendende und eine lichtwahmehmende Anordnung gleichzeitig aktiviert werden und während eines anderen Zeitabschnittes andere Anordnungen paarweise aktiviert werden. Im Ausfuehrungsbeispiel gemäss Fig. 1 wurde gezeigt, dass ein Oszillator 2 so angeordnet ist, dass er ueber eine Leitung 2a sowohl die lichtspendenden Anordnungen, als auch die lichtwahrnehmenden Anordnungen steuern kann. Das Signal des Oszillators 2 auf der Leitung 2a ist ebenfalls an den einen Eingang, dem Taktpulseingang, angeschlossen, fuer einen Flipflop 10. Es hindert jedoch nichts daran, dass diese Anordnungen 3 und 4 von jeweils ihrem Oszillator gesteuert werden, aber solchenfalls muessen die beiden Oszillatoren miteinander verriegelt sein.

Sämtliche lichtspendende Anordnungen SI-Sn sind in einer Sendereinheit 3 untergebracht, wogegen sämtliche lichtwahmehmenden Anordnungen in einer Empfängereinheit 4 untergebracht sind.

Die Sendereinheit 3 ist so beschaffen, dass in dieser die Synchronisierungspulse erzeugt werden, wie später im näheren beschrieben wird, und diese können ueber eine Leitung 3a ueberfuehrt werden. Die Synchronisierungspulse gelangen teils zum Empfängerteil 4 und teils zu einer Rechenkette 5, um in gewissen Zeitabschnitten den Rechner zu löschen. Die Rechenkette 5 wird gesteuert von einem Oszillator 6. Der Oszillator 6 gibt sog. Taktpulse teils an die Rechenkette 5, teils an den Taktpulseingang eines Flipflop 7 ueber eine Leitung 6a ab. Die Empfängereinheit 4 sendet ueber eine Leitung 4a Signale entsprechend empfangener Lichtintensitäten an den einen Eingang eines EXKLUSIVE-ODER-Gatter 8, sowie an einen anderen gleichartigen Gatter 9. Der Ausgang des Gatters 8 steht ueber eine Leitung 8' in verbindung mit einem Daten-Eingang des Flipflop 10, der Ausgang des Gatters 9 steht ueber eine Leitung 9' in Verbindung mit einem Daten-Eingang des Flipflop 7.

Der andere Eingang der Gatter 8 und 9 ist ueber eine Leitung 5a an den Rechner 5 angeschlossen. Wenn das Signalbild auf der Leitung 5a genau mit dem phasenge-

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drehten Signalbild auf der Leitung 4a uebereinstimmt, liegen die Signale auf den Leitungen 8' und 9' hoch. Eine kurze oder lange liebere inst immung zwischen den Signalen 5a und 4a ergibt ein niedriges Niveau auf den Leitungen 8' bzw. 9'. Wenn mindestens einer der Flipflops 7 oder 10 seine Einstellung ändert, wird ein Signal entsprechendeinem Strahlenunterbrechungssignal an die nachfolgende Steuerausruestung der Stanzmaschine gesendet. Normalerweise soll bei einem einwandfreien System das Verhältnis vorherrschen, dass bei einer wirklichen Strahlenunterbrechung beide Flipflops ihre Lage gleichzeitig ändern.

Eine nachfolgende Ueberwachungsvorrichtung 11 (in der beigefuegten Zeichnung nicht im Detail gezeigt) kontrolliert, dass die beiden Flipflops 7 und 10 gleichzeitig umschalten und den gleichen Zustand einnehmen. Bei einer Abweichung zwischen den Flipflops 7 und 10 wird ein Signal empfangen, welches das System durch eine sog. Kanalabweichung sperrt.

Aus Fig. 1 geht hervor, dass ein und derselbe Oszillator 2 zur Erzeugung von Taktpulsen an sowohl die lichtspendenden Anordnungen in der Sendereinheit 3, als auch die lichtwahrnehmenden Anordnungen in der Empfängereinheit 4 vorgesehen ist, um dadurch gleichzeitig Paare der Anordnungen aktivieren zu können. Der Oszillator 2 ist vorzugsweise kristallgesteuert und ueber eine Phasensperre und die Leitung 2b steuert der Oszillator 2 den zweiten Oszillator 6, um ein Signal an die Rechenkette 5 zu erzeugen. Der zweite Oszillator 6 kann vorzugsweise aus einem spannungsbetriebenen Oszillator CVCO) bestehen.

Der Oszillator 2, die Sendereinheit 3, Empfängereinheit 4, Gatter 8 und Flipflop 10 sind in einem sog. Α-Kanal (bezeichnet mit A in Fig. 1) enthalten, wogegen der Oszillator 6, der Rechner 5, Gatter 9 und Flipflop 7 in einem sog. B-Kanal (bezeichnet mit B in Fig. 1) enthalten sind.

Soweit es den physischen Aufbau der Ausfuehrungsform betrifft, kann genannt werden, dass dieser ueber gedruckte Schaltungen auf Leiterplatten geschieht.

Demgemäss wurde die Sendereinheit 3 auf eine Leiterplatte (Fig. 5) aufgebaut, die Empfängereinheit 4 wiederum auf eine andere Leiterplatte (Fig. 6). Eine Zentraleinheit (Fig. 2) weist Anschlusstifte zur Sendereinheit 3 und Empfängereinheit 4 auf und enthält eine Stromversorgungsplatte 21, eine gedruckte Schaltung 24 fuer den Α-Kanal und eine gedruckte Schaltung 25 fuer den B-Kanal, sowie eine Anzahl von Relaisplatten 22 und 23, auf welchen die Relais fuer die frueher genannte Ueberwachungsvorrichtung befestigt sind.

Die Sendereinheit 3 und die Empfängereinheit 4 sind mit eigener Stromversorgung ausgeruestet.

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Die Signale von und zur Sendereinheit 3 bzw. Empfängereinheit 4 gehen ueber einen Opto-Umschalter.

Folglich wird in Fig. 2 ein Anschlusschema, enthaltend die obengenannten gedruckten Schaltungen, gezeigt. Die Leiterplatte 21, welche aus einer Stromversorgungsplatte besteht, sowie die auf dieser Platte enthaltenen Teile, stellen keinen wesentlichen Teil der vorliegenden Erfindung dar und wurden deshalb nicht näher beschrieben. Die Stromversorgungsplatte 21 umfasst jedoch eine Menge Details und Komponenten, die es ermöglichen, die fuer die Anlage notwendigen Spannungen zu erzeugen. Die in Fig. 2 gezeigte Zentralausruestung enthält eine Logikplatte 24, fuer den Α-Kanal, eine Logikplatte 25 fuer den B-Kanal, welche nachstehend aber näher beschrieben werden. Ausserdem existieren eine Relaisplatte und eine Relaisplatte 23, von denen die Relaisplatte 22 zwei mal drei Relais aufweist, welche zur Abgabe der notwendigen Steuersignale an z.B. eine Presse vorgesehen sind, wogegen die Relaisplatte 23 Relais enthält, die zur Ueberwachung der Funktionen der Relais auf Platte 22 vorgesehen sind.

Einer Anschlussbuchse mit Anschlusstift der Sendereinheit 3 wurde die Hinweisbezeichnung 26 gegeben und einer Anschlussbuchse mit Anschlusstift der Empfängereinheit 4 wurde die Hinweisbezeichnung 26a gegeben. Ueber eine Anschlussbuchse ist es möglich, verschiedene Funktionen an die Lichtschranke anzuklemmen, abhängig davon, welche Funktion aktuell ist. In der Figur wurde auf der linken Seite eine Klemmung fuer "Eintakt und Schutz" und auf der rechten Seite eine Klemmung fuer "Eintakt und Zweitakt" dargestellt, die sich auf die verschiedenen Betriebsarten der Stanzmaschine beziehen.

In Fig. 3 wird ein Anschlusschema ueber die in Fig. 2 angegebene Logikplatte 24 gezeigt. Aus Fig. 3 geht der Anschluss des Oszillators 2 hervor, ueber die Leitung 2a' wird folglich das ausgehende Signal des Flipflop 10 angeschlossen. Ueber die Leitung 2a wird das ausgehende Signal des Oszillators zur Sendereinheit 3 und Empfängereinheit 4 angeschlossen. Der Oszillator 2 selbst ist angeschlossen an einen IC-Kreis CCD 4024 BE) 31 und in diesem wird die Frequenz des Oszillators aufgeteilt.

Im Ausfuehrungsbeispiel wurde gezeigt, wie die halbe aufgeteilte Frequenz ueber eine Leitung 2b auf den Oszillator 6 uebertrageh wird.

Das Ausgangssignal des Oszillators ist ueber eine Leitung 2a* an den Taktpulseingang des IC-Kreises 10 (CD 4013 BE) angeschlossen. Dieser Kreis besteht aus dem Flipflop 10 in Fig. 1. Der Flipflop 10 steht in Verbindung mit weiteren Flipflops (IC-Kreise CD 4027 BE) 34a und 34b. Eine Unterbrechung der Lichtschranke bewirkt, dass der Flipflop 10 umschlägt. Dadurch werden die normaler-

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weise "1O"-gestellten Flipflops oder Rechner 34a und 34b auf "00" gestellt. Wenn der Rechnerausgang fuer 34b hochgeht, geht der J-Eingang des Rechners 34a hoch und damit wird der Taktpulseingang des Rechners geöffnet, an welchen der Synchronisierungspuls angeschlossen ist. Am Ende des Absuchverlaufes rechnet deshalb der Rechner 34a und 34b auf "01", aber bestehen Hindernisse, wird dieser bei der nächsten Absuchrunde wieder in "00" zurueckgestellt. Erst nach Beseitigung des Hindernisses und nachdem zwei Synchronisierungspulse vergangen sind, tritt die "10"-Lage ein, wobei der J-Eingang herabgeht und das Weiterzählen abstellt. Dadurch wird sichergestellt, dass erst ein völlig unterbrechungsfreier Absuchzyklus durchgefuehrt werden muss, bevor wieder ein Klarsignal gegeben wird. Der Kreis 34b steht mit dem IC-Kreis (CD 4027 BE) 34c und 33 in Verbindung, welcher zur Generierung von Signalen angewandt wird, die fuer die frueher angefuehrten verschiedenen Steuerungsarten vorgesehen sind.

Der IC-Kreis 33 steht in Verbindung mit dem IC-Kreis (9668 PC) 35, der einen Betriebskreis fuer die Relais auf der Relaisplatte 22 darstellt. Der IC-Kreis CCD 4070 BE) 37 besteht aus dem Gatter 8 in Fig. 1.

Die Synchronisierungspulse sind ueber Opto-Umschalter 36 angeschlossen, wogegen die Empfängerpulse ueber Opto-Umschalter 36a angeschlossen sind.

In Fig. 4 wird ein Anschlusschema ueber die in Fig. 2 angegebene Logikplatte gezeigt.

Der Oszillator 6 besteht aus einem IC-Kreis (CD 4046 BE) 44 mit Phasenkomparator, der Taktpulse auf die Leitung 6a' abgibt. Das Ausgangssignal wird in einem IC-Kreis CCD 4013 BE) 44a in die halbe Frequenz unterteilt, welches rueckgespeist und im Phasenkomparator mit dem Signal auf der Leitung 2b verglichen wird.

Dadurch wird der Oszillator 6 so gesperrt, dass dessen Ausgangssignal auf der Leitung 6a in Bezug auf Frequenz und Phase mit dem Signal auf der Leitung 2a' gleich wird.

Auf der Leitung 6a' treten Pulse auf die in zwei zusammengeschlossenen IC-Kreisen CCD 4029) 43 und 43a gerechnet werden. Diese sind bei 43b so angeklemmt, dass die Rechenkette 43, 43a ein Ausgangssignal 5a gibt, welches invers zum Signalbild eines ununterbrochenen Lichtsignales 4a ist. Der Puls auf der Leitung 6a' wird ebenfalls in einer anderen Rechenkette (IC 4029 BE) 43e und 43f hochgerechnet. Diese Rechenkette 43e, 43f wird durch das Synchronisierungssignal auf der Leitung 3a synchronisiert und gibt ihrerseits ein Synchronisierungssignal an den Rechner 43 und 43a ab. In der Fahrweise "Schutz" wird im B-Kanal ein falsches Unterbrechungssignal generiert. Dieses wird ueber den Opto-Umschalter

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- 14 40a eingefuehrt und sperrt den Rechner 43 und 43a in der Lage ¹¹O".

Das Ausgangssignal auf der Leitung 5a ist zum IC-Kreis CCD 4070 BE) 47 gespeist und stellt Gatter 9 in Fig. 1 dar. Der Synchronisierungspuls auf der Leitung 43g ist an den Kreis 42 angeschlossen. Der Kreis 47 steht in Verbindung mit dem IC-Kreis (CD 4013 BE) 42a, welcher seinerseits mit den IC-Kreisen (CD 4027 BE) 42, 41, 41a, 41b und 45 in Ähnlichkeit mit Fig. 3 zusammenwirkt.

In Fig. 5 wird ein Anschlusschema ueber die Sendereinheit 3 gezeigt. Diese trägt 23 lichtspendende Anordnungen SI-Sn (wobei n=23). Jede Anordnung, beispielsweise S1, wird durch einen dazugehörigen Transistor 5:0aund einen Belastungswiderstand 50b betrieben.

Der jeweilige Sockel dieser Transistoren 50a ist an drei IC-Kreise (CD 4051 BE) 51, 51a und 51b angeschlossen, welche ihrerseits mit einem gleichartigen Kreis 51c zusammenwirken. Der Kreis 51c steht in Verbindung mit einem IC-Kreis (CD 4024 BE) 54.

Ein IC-Kreis (CD 4013 BE) 56 ist zur Bildung eines Synchronisierungspulses gedacht, der in einer Komparatoreinheit 55 generiert wird. Taktpulse auf der Leitung 2a durchlaufen einen Komparatorkreis 58.

In Fig. 6 wird ein Anschlusschema ueber die Empfängereinheit 4 gezeigt. Diese trägt lichtwahrnehmende Anordnungen in Form von Fototransistoren MI-Mn (wobei n=23) mit dazugehörenden Widerständen 60a und 60b. Diese Transistoren (TIL 81) sind an drei IC-Kreise (CD 4051 BE) 63, 64 und 65 angeschlossen, welche ihrerseits mit einem gleichartigen IC-Kreis 61a zusammenwirken. Der Kreis 61a steht in Verbindung mit einem IC-Kreis (CD 4024 BE) 61 (Rechner).

Die Taktpulse auf der Leitung 2a durchlaufen einen Komparator 62 und einen Ueberwachungskreis (Komparator) 62a zum Rechner 61.

Die Synchronisierungspulse auf der Leitung 3a durchlaufen einen Komparator 69 und einen Ueberwachungskreis (Komparator) 69a zum Rechner 61.

Mit Hilfe von Multiplexkreisen 63, 64 und 65 wird während eines jeden Zeitabschnittes nur einer der Transistoren eingeschaltet und die erhaltene Information wird an einen IC-Kreis (CA 3130 BE) 67 weitergegeben, dessen Ausgang ueber einen Kondensator 68 in Verbindung mit einem IC-Kreis (CA 3130 BE) 66 steht, der seinerseits in Verbindung mit einem IC-Kreis 66a (Komparator) steht, dessen Ausgangssignal zur Leitung 4a gespeist wird.

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Das Strahlungsdiagramm fuer den Typ von Leuchtdioden S1 bzw. Fototransistoren M1, die auf der jeweiligen Seite des Ueberwachungsbereiches 1a zur Anwendung kommen und die aus Fig. 7 hervorgehen, machen die Notwendigkeit einer Kontrolle erforderlich, dass nur eine Diode bzw. ein Transistor gleichzeitig aktiviert ist. Es wird hierbei vorausgesetzt, dass der Sender S1 und der Empfänger M1 ein uebereinstimmendes Strahlungsdiagramm haben.

Aus Fig. 7 geht hervor, dass eine Leuchtdiode S4 eine Lichteinwirkung auf mehrere Empfänger gleichzeitig uebertragen kann, nämlich M1-M7 und es ist daher erforderlich zu kontrollieren, dass nur ein Sender und ein Empfänger gleichzeitig eingeschaltet sind, damit nicht eine Indikation darueber, dass sich ein Objekt 70 im Ueberwachungsbereich befindet, vorloren geht.

In Fig. 8 werden verschiedene Pulsformen fuer Signale gezeigt, die auf der Leiterplatte gem. Fig. 5 auftreten können. In Fig. 3 wurde mit den Hinweisbezeichnungen 8a-8i eingezeichnet, wo diese Signale auftreten. Unter den Perioden 4 und 5 wurde in der Fig. 8f eine Strahlenunterbrechung angedeutet.

In Fig. 9 werden verschiedene Pulsformen fuer Signale gezeigt, die auf der Leiterplatte gemäss Fig. 4 auftreten. In Fig. 4 wurden deshalb mit den Hinweisbezeichnungen 9a-9e eingezeichnet, wo diese Signale auftreten. In Fig. 9g und 9f wird mit Zahlen die Einstellage des Rechners während verschiedener Zeitabschnitte angegeben. In Fig. 9h wird die Pulsform im B-Kanal mit einem dunklen Puls dargestellt.

In Fig. 10 werden verschiedene Pulsformen auf Signalen gezeigt, die in der Empfängereinheit gemäss Fig. 6 auftreten. In Fig. 6 wurden deshalb die Hinweisbezeichnungen 1Oa-IOc fuer die aktuellen Pulse eingezeichnet.

Fig. 11 zeigt verschiedene Pulsformen fuer Signale die in der Signaleinheit gemäss Fig. 5 auftreten. Deshalb wurden in Fig. 5 die Hinweisbezeichnungen 11a-11i fuer die aktuellen Pulse eingezeichnet. In Fig. 11c' und 11d' wird angegeben, dass zwei Sender S7 und S8 gleichzeitig aktiviert sind und wie dieses einen extra Synchronisierungspuls in Fig. 11g ergibt.

FÜNKTIONSBESCHREIBUNG

A-Kanal

Die Frequenz des Taktpulses wird im Rechner 54 zerteilt und so entschluesselt, dass die Ausgänge auf 51, 51a und 51b nacheinander aktiviert werden. Es ist zu beachten, dass der Zeit, während der die Leuchtdiode gezuendet ist, eine genau

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so lange Zeitperiode vorausgeht, während der sämtliche Dioden ausgeschaltet sind. Während dieser Zeit geschieht das Abgleichen des Empfängernullpunletes. Ein Absuchzyklus umfasst 25 Perioden. Nur während der dreiundzwanzig ersten werden die Leuchtdioden aktiviert. Nach einem kompletten Absuchzyklus gibt die Senderplatte einen Synchronisierungspuls an die Empfängerplatte und die Zentraleinheit ab.

Die Ausgänge der Entschluessler 51, 51a und 51b sind nicht so geschaltet, dass die Leuchtdioden in einer Folge gezuendet werden, z.B. von oben nach unten. Sie sind anstelle so geschaltet, dass der Lichtstrahl in Gruppen von ca. 8 Dioden "springt". Auch die lichtwahrnehmenden Anordnungen MI-Mn sind zum springen auf die gleiche Weise beschaffen. Der Anlass dafuer wird näher unter Fehleranalyse beschrieben.

Nachdem das Strahlungsdiagramm fuer den Typ von Leuchtdiode bzw. Fototransistor die in der Lichtschranke zur Anwendung kommen, relativ breit ist, muss kontrolliert werden, dass nur eine einzige Diode bzw. ein Transistor zu einer Zeit aktiviert ist. Fehler im Entschluessler oder Rechner könnten beispielsweise mit sich fuehren, dass mehrere Leuchtdioden gleichzeitig gezuendet werden.

Im Senderteil geschieht diese Kontrolle dadurch, dass der Strom durch den fuer sämtliche Leuchtdioden gemeinsamen Widerstand 54 mit dem Komparator 55 gemessen wird.

Dass diese Messung wirklich funktioniert, wird jeder Absuchzyklus getestet, indem die Diode "Nr. 25" mit einem Widerstand (54a) ersetzt wird, der entsprechend mehr Strom gibt, als eine eingeschaltete Diode. Das somit erhaltene Fehlersignal wird als Synchronisierungspuls an Empfänger und Zentraleinheit verwendet und gleichzeitig erfolgt dadurch die Nullstellung des Rechners 54, der das Einschalten der Leuchtdioden steuert. Eventuelle Fehler in Rechnern, Entschluessler oder Synchronisierungskreisen fuehren mit sich, dass Synchronisierungspulse ausbleiben oder mit einer Periodizität auftreten, die von 25 Perioden (50 Taktpulsen) abweichen. Dies fuehrt aufgrund des Aufbaus des B-Kanals mit sich, dass A- und B-Kanal aus der Synchronisierung fallen, d.h. ein Fehler tritt auf, der gleichwertig ist mit einer ständigen Strahlenunterbrechung.

Auf der Empfängerplatte gemäss Fig. 6 befinden sich entsprechende Entschluessler 63, 64 und 65, wie auf der Senderplatte gemäss Fig. 5. Der Rechner 61 zerteilt die Taktpulse. Das Synchronisierungssignal des Senders sorgt dafuer, dass der Empfänger mit dem richtigen Fototransistor und in der richtigen Phase startet. Die verschiedenen Fototransistoren werden ueber analoge Multiplexvorrichtuagen

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63, 64 und 65, Isolationsverstärker 66 und 69 und Kondensator 68 zum Komparator (66a) eingeschaltet. Während der ersten Halbperiode eines Einschaltintervalles (entspricht Leuchtdiode gelöscht), wird der Kondensator zur Referenzspannung "L-" entladen, indem der Feldeffekttransistor V30 leitet. Bei einer Messung des Lichtes während der folgenden Halbperiode ist deshalb der Dunkelstrom der Ladung ueber den Kondensator abgeglichen.

Wenn die Leuchtdiode gezuendet wird, erhält man einen Niveauwechsel, dessen Niveau davon abhängig ist, wieviel Licht den Fototransistor trifft. Bei Hinernissen in der Strahlenbahn oder Fehler im Fototransistor oder der Leuchtdiode bleibt der Niveauwechsel aus.

Während der 24. Periode des Absuchverlaufes ist keine der Dioden gezuendet. Während dieser Periode wird also nur der Dunkelstrom gemessen, d.h. die Ausgangsspannung soll ueber die ganze Periode niedrig sein. Eventuelle Fehler in Verstärker, Anschlusskondensator oder Komparator, die ein falsches Signal ergeben könnten, werden dadurch entdeckt. Während der 25. Periode des Absuchverlaufes ist ebenfalls keine Leuchtdiode gezuendet. Die Ausgangsspannung von 66 könnte also auch während dieser Periode niedrig sein. Durch den Widerstand R90 wird während des letzten Teils des Pulses 25 ein Niveau erzeugt, welches dem während eines Lichtpulses entspricht. Auch wenn sämtliche Strahlen unterbrochen sind, ist also der Puls 25 hoch. Unabhängig davon, wieviele Strahlen unterbrochen sind, wird das Ausgangssignal des Empfängers nie rein periodisch oder statisch sein können. Das Ausgangssignal des Komparators 66a wird ueber einen Opto-Umschalter 36a in die Platte 24 der Zentraleinheit hineingeleitet.

Genauso wie im Senderteil ueberwacht wurde, dass nur eine einzige Leuchtdiode zu einer Zeit gezuendet ist, wird im Empfängerteil kontrolliert, dass die Fototransistoren einzeln eingeschaltet werden (ueber den Kreis 69a). Mehr als ein eingeschalteter Transistor fuehren mit sich, dass - wie beim Sender - der Absuchvorgang automatisch in Nullstellung zurueckgeht. Die Funktion des Ueberwachungskreises wird bei jedem Absuchverlauf getestet, indem das Synchronisierungssignal des Senders ueber diesen Kreis 69a geht. Mehr als ein Fototransistor oder Fehler in der Ueberwachung fuehren mit sich, dass Sender und Empfänger asynchron werden, d.h. erkannt als "Strahlenunterbrechung". Der Test, dass nur ein Fototransistor eingeschaltet ist, geschieht ueber den Widerstand 60a. Eine eventuelle Unterbrechung in einem derselben wuerde bedeuten, dass nicht festgestellt werden kann, ob der entsprechende Fototransistor zusammen mit einem anderen Fototransistor eingeschaltet ist. Ein weiterer Ueberwachungskreis, der Komparator 62a, testet deshalb, dass stets mindestens ein Widerstand eingeschaltet ist. Die Funktion

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aus dieser Ueberwachung wird dadurch getestet, dass die Taktpulse normalerweise den Kreis 62a durchlaufen. Ein Abbruch in einem der Widerstände 60a senkt den Ausgang des !Comparators 62a, weitere Taktpulse können nicht vorbei und das Absuchen auf der Empfängerseite bleibt stehen, d.h. während der folgenden Taktpulsperiode wird Strahlenunterbrechung angezeigt.

Die Lichtschranke enthält 23 Dioden-Transistorpaare, kann aber leicht auf 62 Paare ausgebaut werden, indem die Rechnerausgänge Q1, Q2 und Q3, sowie die "Enableausgänge" fuer weitere 5 IC-Kreise CD 4051 aus dem Rechner 61 bzw. dem Multiplexkreis 61a ausgezogen sind.

B-Kanal

Im B-Kanal wird eine Pulsfolge generiert, wie sie normalerweise vom Empfänger erhalten wird, wenn der Strahl nicht unterbrochen wird. Diese "falsche" Pulsfolge kommt vom Rechner 43 und 43a. Der Synchronisierungspuls vom Α-Kanal wird zum Starten des Rechners in der richtigen Phase verwendet.

Diesen Puls direkt zur Synchronisierung des B-Kanals anzuwenden, birgt das Risiko in sich, dass beide Kanäle gesperrt werden, wenn sich der Synchronisierungskanal ständig nach oben bewegt oder eine Wiederholungsfrequenz erhält, die mit dem Taktpuls uebereinstimmt oder höher liegt. Dieses fuehrt mit sich, dass keine Strahlenunterbrechung festgestellt werden kann.

Wenn die Wiederholungsfrequenz des Synchronisierungssignales niedriger ist als die Taktpulsfrequenz, aber unterschiedlich zur normalen ist, fuehrt dieses mit sich, dass ein Teil der Lichtschranke nie eingeschaltet wird, nachdem sowohl der A- als auch der B-Kanal aufs neue starten, bevor ein kompletter Absuchungszyklus abgelaufen ist. Aber auch dieses bedeutet Gefahr.

Es wird aus diesem Grunde dem Synchronisierungspuls nicht gestattet den Rechner zu steuern, der das B-Signal generiert. Anstelle dessen soll der Synchronisierungspuls einen anderen Rechner, 43e und 43f in Nullstellung bringen, der seinerseits den Synchronisierungspuls an 43 und 43a generiert. Damit der Rechner 43e und 43f einen Synchronisierungspuls abgeben kann, duerfen die im B-Kanal eingehenden Synchronisierungspulse nicht dichter als jeden 50. Taktpuls auftreten. Der obige Fehler sperrt somit nur den Rechner 43e und 43f, wogegen der Rechner 43 und 43a, der das B-Signal generiert, asynchron weitergeht, nachdem die Synchronisierungssignale an diesen ausbleiben. Dieses fuehrt zu einem ständigen Strahlenunterbrechungssignal .

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Ein Fehler auf dem Rechner 43e und 43f mit umgebenden Kreisen, bedeutet einen ungefährlichen Zustand, nachdem der Α-Kanal nicht beeinflusst wird. Fehler können lediglich zur Asynchronisation zwischen A- und B-Kanal, d.h. Strahlenunterbrechung, fuehren.

Fig. 9 zeigt das Pulsdiagramm bei der Generierung und Synchronisierung des B-Kanals. In Fig. 9a und 9f wurden die Einstellagen der beiden Rechner 43e und 43f bzw. 43 und 43a angegeben.

In der "Schutz"-Lage wird im B-Kanal ein falsches Unterbrechungssignal generiert. Dieses wird ueber den Opto-Schalter 40a eingefuehrt und sperrt den Rechner 43 und 43a in Lage "0".

Sowohl im A- als auch im B-Kanal befinden sich wie bereits genannt, EXKLUSIVE-ODER-Gatter 8 und 9, in welchen die Signale der beiden Kanäle verglichen werden. Es ist dabei zu beachten, dass der B-Kanal im Verhältnis zum Α-Kanal phasenvertauscht ist. Solange kein Hindernis im Strahleribuendel vorhanden ist, sind also beide Kanäle verschieden imd die Ausgänge der EXKLUSIVE-ODER-Gatter liegen hoch. Hindernisse verleihen den Kanälen Gleichheit und die Ausgänge liegen somit niedrig.

Nach dem EXKLUSIVE-ODER-Gatter befindet sich ein D-Flipflop, der von A- bzw. B-Taktpulsen taktiert wird. Die Phasenlage ist derart, dass bei jedem Einschaltintervall das Ausgangssignal des EXKLUSIVE-ODER-Gatters ein erstes Mal zugefuehrt wird, wenn die Senderdioden nicht aktiviert sind und ein zweites Mal, wenn der Sender aktiviert ist. Siehe Fig. S.

Wenn der Rechnerausgang fuer 34b hochgeht, geht der J-Eingang des Rechners 34a hoch und damit wird der Takteingang des Rechners geöffnet, an welchen der Synchronisierungspuls angeschlossen ist. Am Ende der Absuchrunde rechnet deshalb der Rechner 34a und 34b bis "01", wenn aber weiterhin Hindernisse bestehen, wird dieser bei der nächsten Absuchrunde wieder in die Lage "00" gebracht. Erst nachdem das Hindernis entfernt ist und zwei Synchronisierungspulse durchgelassen sind, wird die Lage "10" erreicht, wobei der J-Eingang niedergeht und ein Weiterzählen sperrt. Dadurch wird sichergestellt, dass ein völlig unterbrechungsfreier Absuchzyklus verlaufen muss, bevor erneut ein Klarsignal erfolgt.

Ausgangskreise - Verschiedene Fahrweisen

Die Lichtschranke wird an das Steuerungssystem fuer Exzenterpressen ueber Relais eingeschaltet: 22a (Schutz A) bzw, 22c (Eintakt A) und 22b (Zweitakt A) bzw. 22a*, 22c"urid" 22b:

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Die Startbedingung fuer die Presse ist nämlich, dass sämtliche Relais 22a, 22b und 22c gezogen sind, wogegen die Relais 22a', 22b' und 22c' gelöst sind.

Eine weitere Gruppe von Relais, 23a, 23b und 23c ueberwachen die uebrigen Relais (sämtliche Relais haben zwangsgesteuerte Kontakte). Die Umschaltung des Relais 22a, 22b bzw. 22c und des entsprechenden Relais 22a^ 22b' und 22c' muss innerhalb einer gewissen Zeit geschehen, damit das Relais 23a, 23b bzw. 23c nicht fällt.

Das Steuersystem steuert die Lichtschranke mit einem Signal, welches normalerweise während Minimum 200 ms bei hochgehender Bewegung unterbrochen wird. Dieses Signal wird etwas unterschiedlich bei den verschiedenen Fahrweisen verwendet, was durch Anklemmungen 27 im Steuersystem eingestellt werden kann.

Fehleranalyse

In der Absicht, das Zusammenwirken der verschiedenen Teile zu verdeutlichen, wird eine Fehleranalyse der mehr komplexen Fehlerarten durchgeführt. Fehler die bei Komponenten entstehen, die vor den Flipflops 7 und 10 liegen, werden innerhalb einer Absuchzykluszeit entdeckt, d.h. diese werden ein ständiges Unterbrechungssignal ergeben, indem entweder zwischen Sender und Empfänger oder zwischen A- und B-Kanal der Empfängerpuls ausbleibt oder eine Asynchronisation auftritt. Auch nach den Gattern 8 und 9 \rerden die meisten Fehler innerhalb einer Absuchzykluszeit erkannt und in keinem Falle kann ein Einzelfehler ersetzt werden und die Schutzfunktion bis zum nächsten Pressvorgang bestehen bleiben, ohne einen Stopp auszulösen.

Fehler bei Leuchtdiode bzw. Fototransistor

Fehler die hier auftreten können, sind z.B. Unterbrechung, Kurzschluss, Degenerierung (schwächer werden). Diese werden entdeckt, indem einer oder mehrere Lichtpulse beim Empfänger ausbleiben und dadurch tritt ein ständiges Unterbrechungssignal auf.

Betrieb beim Empfänger

Betrieb beim Empfänger, d.h. Betrieb im Vorverstärker 66 und 67 oder Komparator 66, Streuung im Anschlusskondensator 68, fehlerhafter FET (V 30), wobei ein Lichtpuls entstehen könnte, auch wenn ein Hindernis in der Strahlenbahn vorhanden ist, resultieren in einer Abweichung (Strahlenunterbrechung) während der Pulsposition 24, nachdem dieser Puls normalerweise dunkel sein soll.

Auch uebrige Fehler beim Empfängers die zu einem statischen Ausgang oder Selbstschwingung fuehren, werden als eine Abweichung (Strahlenunterbrechung) erkannt.

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Kurzschluss im Anschlusskondensator 68 fuehren zu einem statischen Ausgangssignal und damit Abweichung, nachdem der Ausgang des Verstärkers 67 auf ungefähr -8V liegt, wogegen das Komparatorniveau 66a auf -5V liegt.

Fehler in den Absuchkreisen

Mehr umfassende Fehler, d.h. Fehler auf mehreren bits im Rechner 54 und 61 oder bei den Multiplexkreisen 51, 51a, 51b und 5ic, sowie 63, 64, 65 und 61a werden sofort als Abweichung (Strahlenunterbrechung) erkannt.

Es gibt aber eine Reihe von Fehlern bei Rechnern und Multiplexkreisen, die nicht direkt zu einem Strahlenunterbrechungssignal fuehren, d.h. in "Löchern" in der Lichtschranke resultieren wuerden. Derartige Fehler sind z.B. einfache bit-Fehler beim Rechner, Kurzschluss zwischen einem Paar Multiplexausgängen oder niedrige Inhibierungseingänge auf mehr als einem Multiplexkreis gleichzeitig. Damit auch diese Fehler in einem Strahlenunterbrechungssignal resultieren, wurden einige spezielle Kreislösungen eingefuehrt, wie beispielsweise die Ueberwachung, dass zu einer Zeit nur eine Diode bzw. ein Transistor aktiviert ist, springender Lichtstrahl, sowie ein spezielles Synchronisierungsverfahren.

Bitfehler

Wenn einer der Rechnerausgänge 54 und 61 statisch hoch oder niedrig liegt (oder einem anderen Ausgang folgt), fuehrt dieses mit sich, dass einige Dioden (bzw. Transistoren) während der gleichen Absuchzykluszeit mehrere Male aktiviert werden, wogegen andere ueberhaupt nicht aktiviert werden, d.h. es entsteht ein "Loch" in der Lichtschranke.

Wenn der Strahlungslappen einer Leuchtdiode (oder eines Fototransistors) so schmal wäre, dass er einzig den entsprechenden Fototransistor (Lichtdiode) treffen wuerde, wuerde ein solcher Fehler sofort entdeckt werden, nachdem erwartete Lichtpulse ausbleiben wuerden.

Es wird vorausgesetzt, dass nicht genau der gleiche Fehler gleichzeitig sowohl auf der Sender- als auch auf der Empfängerseite auftreten kann.

Die Breite des Strahlungslappen beträgt fuer den aktuellen Abstand zwischen Sender und Empfänger ca. 8 Strahlenabstände (Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Sendern bzw. Empfängern); es ist also zu wenig, um Fehler in den am wenigsten kennzeichnenden bits entdecken zu können. Durch das Anschliessen von Leuchtdioden bzw. Transistoren auf solche Weise, dass der Lichtstrahl 8 Strahlenabstände von plus zu plus springt, kann dieses Problem gelöst werden. Während zweier Gelegenheiten, beim Uebergang der Multiplexkreise 63 auf 64 auf 65 be-

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trägt dieser Abstand jedoch nur einen Strahlenabstand. Das gleiche gilt 51, 51a und 51b in der Sendereinheit 3. Ein bit-Fehler ergibt jedoch immer Fehler bei mehr als zwei Gelegenheiten, welches die Entdeckung auch dieser Fehlerkombination sicherstellt.

Fehler bei den Multiplexkreisen

Bit-Fehler werden auf die gleiche Weise entdeckt wie bei den Rechnern. Fehler die mit sich fuehren, dass mehrere Leuchtdioden bzw. Fototransistoren gleichzeitig aktiviert liegen, könnten bedeuten, dass "Löcher" in der Lichtschranke aufgetreten sind. Spezielle Kreise in Sender und Empfänger ueberwachen jedoch, dass nur ein Paar zu einer Zeit aktiviert ist. Wenn diese Ueberwachung feststellt, dass mehrere als ein Paar eingeschaltet sind, ergibt das Endresultat eine Strahlenunterbrechung .

Auf der Empfängerseite geschieht das Einschalten ueber den Widerstand 60a. Damit die Einschaltueberwachung funktioniert, ist es erforderlich, dass diese Widerstände 60a ganz sind und deshalb ist es notwendig, dass diese auch in Bezug auf unterbrechung ueberprueft werden. Kurzschluss erfordert keine besondere Ueberwachung, nachdem dieser den gleichen Effekt ergibt, wie das Einschalten zweier Fototransistoren.

Die Unterbrechungsueberwachung geschieht mittels eines speziellen Kreises 62a, ueber den normalerweise auch die Taktpulse zum Rechner 61 gehen, die das Absuchen steuern. Bei einer eventuellen Unterbrechung wird der Taktpuls daran gehindert, den Rechner 61 zu erreichen, was zu Asynchronisation zwischen Empfänger und Sender, d.h. einem Strahlenunterbrechungssignal fuehrt.

Synchronisierungspulsgenerierung

Im Senderteil wird ein Synchronisierungspuls generiert, der sowohl dem Empfängerteil als auch dem B-Kanal zugefuehrt wird. Eventuelle Fehler auf dem Teil der Synchronisierungspulsgenerierung, die gemeinsam fuer sämtliche Teile ist, kann, wenn keine besonderen Massnahmen ergriffen werden, beide Kanäle öffnen, oder erreichen, dass Teile der Lichtschranke niemals eingeschaltet werden. Beide dieser Zustände sind gefährlich. Der B-Kanal wurde aus diesem Grunde so ausgefuehrt, dass er nur fuer Synchronisierungspulse aufnahmebereit ist, die im richtigen Zeitabstand und der richtigen Phasenlage eingehen. Ein Fehler, der dazu fuehrt, dass diese Bedingungen nicht erfuellt werden (phasengedrehtes Signal, falsche Wiederholungsfrequenz), kann in keinem Falle den B-Kanal daran hindern, ein Signalbild zu generieren, welches nicht mindestens 25 Perioden umfasst, wo-

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durch eine Fehleranzeige erfolgt, die als Asynchronisation zwischen A- und B-Kanal auftritt. Die Synchronisierungskreise im B-Kanal beeinflussen die A-Seite nicht und eventuelle Fehler in diesen werden sich aus diesem Grunde ebenfalls als Asynchronisation, d.h. Strahlenunterbrechungssignal zeigen.

Taktpulse

Der Ausfall von Taktpulsen (statisch, unbestimmt oder rauschartig) ausserhalb oder innerhalb der Sender- und Empfängerteile, fuehrt Asynchronisation mit sich und damit Strahlenunterbrechungssignal und gewöhnlicherweise auch Kanalabweichung.

A-Oszillator

ο Der Oszillator bleibt stehen:

Taktpuls ausgehend ist hoch oder niedrig. Absuchvorgang bleibt stehen. Der Puls vom Empfänger legt sich hoch oder niedrig. Der Oszillator des B-Kanals verbleibt aber auf seiner Grundfrequenz, weshalb Stopp eintritt, teils als Strahlenunterbrechung im B-Kanal, teils als Kanalungleichheit.

ο Frequenz des A-Kanales:

Wenn die Frequenz des Kanales ausserhalb des Einfangbereiches der Phasensperre des B-Kanal-Oszillators liegt, tritt Asynchronisation zwischen den A- und B-Kanälen auf, welches zu einem Strahlenunterbrechungssignal fuehrt.

ο Fehl im Teiler 31 so, dass 8a = 8b:

Taktpuls ausgehend erhält falsche Pulsbreite und Phasenlage. Stopp aufgrund Strahlenunterbrechungssignal durch Asynchronität.

ο Fehler im Invertierer fuer Signal 8a und 8b oder UND-Gatter 31a.

Fehlerhafter Taktpuls ausgehend. Phasenungleichheit zwischen den Kanälen. Strahlenunterbrechungssignal.

ο Fehler im Transistor 31b.

Der Absuchvorgang bleibt stehen oder wird asynchron. Strahlenunterbrechungssignal .

B-Oszillator

Das Phasensperrsignal vom Α-Kanal bleibt aus (hoch oder niedrig), oder der Unterschied in der Frequenz zwischen dem A- und B-Kanal ist zu gross. Der B-Oszillator verbleibt auf seiner Grundfrequenz_a Stopp durch Strahlenunterbrechungssignal

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- 24 durch Asynchronität.

ο Fehler im Oszillator 44:

Der Phasensperreingang ist auf + oder - gesperrt. Der Α-Oszillator wird aufgrund des dazwischenliegenden Widerstandes nicht beeinflusst. Strahlenunterbrechungssignal .

ο Unterbrechung im Widerstand der Phasensperrleitung: Ergibt Asynchronität zwischen A- und B-Kanal. Strahlenunterbrechungssignal.

ο Phasensperrung tritt ein bei einer Frequenz, die die Hälfte der Taktpulsfrequenz ausmacht.

Fehler beim Oszillator 44 bedeuten, dass der Oszillator stehen bleibt, aber der Ausgang der dem eingehenden Signal vom Kanal-A Oszillator folgt, wäre nämlich nicht zu entdecken, wenn das eingehende Signal die gleiche Frequenz und Phase hätte wie der ausgehende Taktpuls. Eventuelle spätere Fehler beim Α-Oszillator wuerden dabei einen Zustand mit beiden Oszillatoren zum Stillstand bringen. Geschieht aber der Phasenvergleich bei halber Frequenz, Fuehrt der obengenannte Fehler beim Oszillator 44 dazu, dass die Frequenz des B-Taktes ebenfalls auf die Hälfte sinkt, was unmittelbar zum Strahlenunterbrechungssystem durch Asynchronität fuehrt.

ο Fehler in beiden Rechnern 43, 43a, 43e und 43f: Dieses bedeutet genau wie bei naheliegenden Kreisen einen Ausfall des B-Signales oder ein fehlerhaftes B-Signal (Puls 24). Strahlenunterbrechungssignal und event. Kanalungleichheit.

ο Fehler im Invertierer fuer den Taktpulseingang zum Flipflop 7 oder 10: Dieses fuehrt entweder zum Ausfall des Taktpulssignales zum Flipflop, mit der Folge, dass ein Umschalten des Ausganges des betroffenen Kanales, was bei jedem Pressvorgang zu geschehen hat, ausbleibt, d.h. das Ueberwachungsrelais fällt (Kanalabweichung), oder es fuehrt zur falschen Phasenlage auf dem Taktpulssignal, welches aufgrund Strahlenunterbrechungssignal zu Stopp fuehrt. Der nicht beruehrte Kanal behält die Schutzfunktion wahrend des gesamten Pressvorganges.

Empfängerpuls

Der Empfängerpuls auf der Leitung 4a geht ein in die Leiterplatte 24 ueber einen Opto-Schalter (36) und einen Pulsmodulator (Komparator). Fehler bei diesen Kreisen können dazu fuehren, dass der Empfängerpuls eingehend auf Gatter (8) ent-

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weder statisch oder rauschartig wird. In beiden Fällen werden beide Kanäle eine ständige Strahlenunterbrechung detektieren.

Kanalvergleich

Der kritische Punkt beim Kanalvergleich sind die Gatter 8 und 9 (37 und 47), nachdem auf der Eingangsseite die beiden Kanäle dort miteinander verbunden sind. Man muss sich infolgedessen vergewissern, dass ein Fehler an einem der Gatter nicht auch den anderen Kanal ausser Funktion setzt. Dies geschieht indem an die Eingänge der Gatter Widerstände angeschlossen sind.

ο Ausgang beim Gatter 8 oder 9 kurzgeschlossen mit + oder unbestimmt, (Oszillation, unterbrechung).

Die Schutzfunktion des anderen Kanales bleibt erhalten. Der fehlerhafte Kanal kann in unbestimmter Lage Stopp ergeben. Wenn kein Stopp vor dem nächsten Pressvorgang eintritt, nachdem das Ueberwachungssignal fällt, dadurch, dass im fehlerhaften Kanal kein Hochzählen von Eintakt 34c bzw. 41a (und Zweitaktskipper 33 bzw. 41b) erfolgt.

ο Gatterausgang 8 oder 9 ist niedrig.

Dieses ergibt ein Strahlenunterbrechungssignal und eventuelle Kanalabweichung.

ο Gattereingang 8 oder 9 schliesst kurz an + und Erde.

Dieses ergibt in wenigstens einem der Kanäle ein Strahlenunterbrechungssignal und eventuell Kanalabweichung.

ο Kurzschluss zwischen den Gattereingängen.

Dieses ergibt in wenigstens einem der Kanäle ein Strahlenunterbrechungssignal und eventuell Kanalabweichung.

ο unterbrechung in einem der Gattereingänge (unbestimmtes NieVeau).

Dieses fuehrt zu einem Strahlenunterbrechungssignal, nachdem die Eingangssignale nach einem bestimmten Ablauf zu wechseln haben.

ο Der Ausgang folgt einem der Eingänge.

Strahlenunterbrechungssignal und Kanalabweichung, nachdem der Ausgang normalerweise hoch liegen soll.

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ο Einer oder beide Eingänge folgen dem Ausgang.

Strahlenunterbrechungssignal, wenigstens vom fehlerfreien Kanal.

Flipflop 7 und 10 und nachfolgende Flipflops, Opto-Schalter und Relais

Die Funktion dieser Kreise (auch der Gatter 8 und 9) wird bei jedem ablaufenden Pressvorgang dadurch getestet, dass ein neuer solcher nicht ohne eine detektierte Unterbrechung (entweder einer richtigen Strahlenunterbrechung, oder, wie in der Lage Schutz, einer falschen) starten kann.

ο Fehler in einem der Kreise nach den Gattern 8 und 9.

Dieses fuehrt mit sich, dass nicht beide Relais in einem der drei Relaispaaren 22a, 22b, 22c, 22a", 22b', 22c' umschalten oder dass sie nicht gleichzeitig umschalten (Kanalabweichung). in beiden Fällen fällt die Eigenhaltung des Ueberwachungsrelais. Es ist zu beachten, dass fuer die Mehrheit der Fehler, die vorausgehend beschrieben worden sind, das Eigenhaitungsrelais nicht fällt, sondern die Fehler zeigen sich als andauernde, nicht

rueckstellbare Strahlenunterbrechungen. Die Relais sind zwangsgesteuert

Dies fuehrt mit sich, dass, wenn ein Kontakt sich verschweisst und nicht öffnet, die Schliessung der uebrigen Kontakte des Relais ausbleibt, d.h. das Ueberwachungsrelais fällt.

Ein Kontakt eines jeden Ueberwachungsrelais ist (geschlossen fuer nicht gezogenes Relais) zu einer separaten Schlinge herausgezogen. Diese Schlinge kann zur Kontrolle darueber, dass die Kontakte der Ueberwachungsrelais in stromlosem Zustand öffnen, verwendet werden, eine Kontrolle, die zweckmässigerweise durch das uebergeordnete Steuersystem durchgefuehrt wird.

Ein Ausfall des Gegenpulses aus dem Steuersystem an einen der Kanäle bringt das Ueberwachungsrelais zum Fallen. Der Ausfall des Gegenpulses an beide, sperrt das System nach einer Strahlenunterbrechung.

Spannungsausfall

Ausfall der Relaisspannung bedeutet Stopp, nachdem sämtliche Relais auslösen (normalerweise sollen die Relais im Α-Kanal gezogen sein und die Relais im B-Kanal gelöst). Bei zu niedriger Versorgungsspannung an die Relais, so, dass ein Relais fällt, fallen die entsprechenden Ueberwachungsrelais. Die Logikplatten werden durch ein separates Netzaggregat gespeist. Wenn eine dieser Spannungen zu niedrig wird, behält der andere Kanal die Schutzfunktion, wogegen das Ueberwachungsrelais auf die Unterschiede im Beschluss reagiert.

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-ΖΨ- 29Η329 - yr-

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehenden als Beispiele beschriebenen Ausfuehrungsformen beschränkt, sondern kann im Rahmen des Erfindungsgedankens Modifizierungen unterzogen werden.

Es ist besonders zu beachten, dass eine Mehrzahl der Schaltkreislösungen eine besondere Anwendbarkeit haben und nicht auf die als Beispiel gezeigte Lichtschranke begrenzt ist.

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L e e r s e i t e

Claims (27)

29U329 Fat^i itqnsp cueche | nachgi-reicht

1. Lichtschranke, bestehend aus einer Mehrzahl lichtspendender Anordnungen, die sich auf der einen Seite eines Ueberwachungsbereiches befinden und einer Mehrzahl lichtwahrnehmender Anordnungen, die sich auf der gegenueberliegenden Seite des Bereiches befinden, wobei die lichtspendenden und die lichtwahrnehmenden Anordnungen ueber ein von einem Oszillator erzeugten Signal aktiviert werden können, so, dass während ein und desselben Zeitabschnittes nur jeweils eine lichtspendende und eine lichtwahmehmende Anordnung gleichzeitig aktiviert sind und während eines anderen Zeitabschnittes andere Anordnungen gleichzeitig aktiviert sind, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zum Einschaltzyklus der lichtspendenden und lichtwahrnehmenden Anordnungen ein Zählregister (nachfolgend als Rechenkette bezeichnet) vorhanden ist, welche die Aufgabe hat, ein Signal mit derselben Signalfrequenz zu erzeugen, wie es von den lichtwahrnehmenden Anordnungen bei einer ununterbrochenen Lichtschranke erhalten wird, dass das Aussignal der lichtwahrnehmenden Anordnungen mit dem Signal der Rechenkette verglichen wird und dass bei einer bestimmten Abweichung ein Aussignal erzeugt wird.

2. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein und derselbe Oszillator sog. Taktpulse sowohl an die lichtspendenden als auch an die lichtwahrnehmenden Anordnungen abgibt, um gleichzeitig die Anordnungen paarweise zu aktivieren.

3. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator kristallgesteuert ist und ueber eine Phasensperre einen zweiten Oszillator steuert, um ein Signal an die Rechenkette abgeben zu können.

4. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekenn ζ e ichnet, dass der zweite Oszillator aus einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) besteht.

5» Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekenn ζ e ichne t, dass in den Organen Synchronisierungspulse erzeugt werden, um die lichterzeugenden Anordnungen zu betätigen und diese Pulse teils an die Rechenkette und teils an die Organe zur Lichtwahrnehmung angeschlossen sind.

6. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangssignale der lichtspendenden Anordnungen an den einen Eingang von zwei EXKLUSIVE-ODER-Gattern angeschlossen sind, dass das Ausgangssignal der Rechenkette an die anderen Eingänge der Schaltgatter angeschlossen ist, dass der Ausgang des jeweiligen Schaltgatters an den einen Eingang eines Flipflops angeschlossen ist, dessen anderer Eingang mit Oszillatorsignalen gespeist

wird.

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7. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontrollkreis vorhanden ist um abzufuehlen, dass die Lage der beiden Flipflops gleich ist und dass diese gleichzeitig ihre Lage wechseln.

8. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei mangelhafter Uebereinstimmung zwischen den Flipflops der Kontrollkreis ein Signal erzeugt.

9. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Zeitabschnittes eine aktivierte lichtspendende Anordnung gegen eine aktivierte lichtwahrnehmende Anordnung gerichtet ist, wobei der letztgenannten Anordnung eine Reihenfolge zugeteilt ist, die der Reihenfolge der lichtspendenden Anordnung entspricht und dass während des nächsten Zeitabschnittes andere Anordnungen paarweise aktiviert werden, allerdings nicht solche, die in der Reihenfolge unmittelbar nebeneinander liegen.

10. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ueberwachungskreise und/oder Kontrollkreise in Sendern und Empfängern mindestens einmal per Zyklus kontrolliert werden.

11. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 10, dadurch gekennz e ichnet, dass Synchronisierungspulse und/oder Taktpulse so gesteuert sind, dass sie an Ueberwachungskreisen und/oder Kontrollkreisen vorbeigehen.

12. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasensperre durch ein Signal ausgelöst wird, welches die halbe Taktpulsfrequenz aufweist.

13. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennz e ichnet, dass ein Kontrollkreis ueberwacht, dass nur eine lichtspendende Anordnung während eines Zeitabschnittes aktiviert ist.

14. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kontrollkreis ueberwacht, dass nur eine lichtwahrnehmende Anordnung während eines Zeitabschnittes aktiviert ist.

15. Lichtschranke gemäss Patentansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontrollkreis durch einen weiteren Kontrollkreis kontrolliert wird.

16. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Puls während eines Verlaufes eine artifizielle Anordnung

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aktiviert, welche ein Ausgangssignal entsprechend dem einer lichtspendenden Anordnung abgibt.

17. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Puls während einer Folge ausgewählt ist, um ein Signal zu geben, welches keinen Lichtspender aktiviert.

18. Lichtsignal gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Empfänger so beschaffen ist, dass er bei Aktivierung von mehreren lichtwahrnehmenden Anordnungen einen internen Synchronisierungspuls erzeugt.

19. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender so beschaffen ist, dass er einen Synchronpuls am Ende eines Absuchverlaufes erzeugt.

20. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender die Spannung ueber einen Widerstand abfuehlt, der ein Signal abgibt, welches dann anspricht, wenn mehrere Senderorgane gleichzeitig aktiviert sind und dass dieses fehleranzeigende Signal zur Bildung eines Synchronsignales verwendet wird.

21. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal einen Rechner löscht, der das Einschalten der lichtspendenden Anordnungen steuert.

22. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal als ein Signal abgegeben wird, nachdem sämtliche lichtspendenden und lichtwahrnehmenden Anordnungen paarweise aktiviert wurden.

23. Lichtschranke gemäss Patentansprüchen 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem Puls eine spezifische Position im Zyklus zugeteilt ist.

24. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechenkette durch Synchronisierungspulse aktivierbar ist, welche in gegebenen Zeitabständen auftreten.

25. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die licht spendenden Anordnungen nur während eines Bruchteiles der Periodenzeit, vorzugsweise der halben, aktiviert sind.

26. Lichtschranke gemäss Patentanspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass während der dunklen Periodenzeit die lichtwahrnehmende Anordnung abgeglichenwird. ₉₀98A6/057S

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27. Lichtschranke gemäss Patentanspruechen 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der dunkle Zeitabschnitt vor dem hellen Zeitabschnitt auftritt.

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-ORIGINAL INSPEGTEP