DE3803033A1

DE3803033A1 - Lichtschrankengitter

Info

Publication number: DE3803033A1
Application number: DE3803033A
Authority: DE
Inventors: Klaus Clemens
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1988-02-02
Filing date: 1988-02-02
Publication date: 1989-08-10
Also published as: EP0397757A1; DE3803033C2; EP0397757B1; DE58900479D1; WO1989007276A1; US5130532A

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtschrankengitter mit mehreren nebeneinander angeordneten Lichtquellen und jeweils einer Lichtquelle zugeordneten Lichtempfängern, einer Lichtquellen steuerung sowie einer Empfängersteuerung, wobei die Licht quellen und Lichtempfänger zur Abgabe bzw. zum Empfang von Lichtimpulsen jeweils einzeln und zeitlich nacheinander an steuerbar sind.

Die Lichtquellen derartiger Lichtschrankengitter senden in zeitlicher Abfolge Lichtbündel aus, welche zusammen einen vorbestimmten Raumbereich bzw. eine vorbestimmte Fläche er fassen. Die Lichtquellen werden einzeln und gemäß einer vor gegeben zeitlichen Abfolge angesteuert. In entsprechender Reihenfolge und im gleichen Rythmus müssen auch die Lichtemp fänger aktiviert, d. h. insbesondere an eine Auswerteelektro nik angelegt werden.

Damit ist bei einer jeweils angesteuerten Lichtquelle je weils nur ein, in der Regel der dieser Lichtquelle fest zuge ordnete Lichtempfänger aktiviert.

Die erforderliche Synchronisation zwischen Sende- und Em pfangsseite wurde bisher über besondere Verbindungsleitungen zwischen der Lichtquellensteuerung und der Empfängersteu erung hergestellt, was insbesondere bei auf gegenüberliegen den Seiten des zu überwachenden Bereichs angeordneten Licht quellen und Lichtempfängern von Nachteil ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lichtschranken gitter der eingangs genannten Art zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und zuverlässiger Funktion insbesondere auch bei fehlenden Verbindungsleitungen zwischen der Licht quellen- und Lichtempfängereinheit einen problemlosen Syn chronbetrieb von Lichtquellen und Lichtempfängern gewährlei stet.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lichtempfänger von der Empfängersteuerung in Abhängigkeit von den empfangenen Lichtimpulsen ansteuerbar sind.

Aufgrund dieser Ausbildung können besondere Verbindungslei tungen zwischen den Sende- und Empfangseinheiten entfallen, was insbesondere dann von entscheidendem Vorteil ist, wenn die Lichtquellen und die Lichtempfänger auf gegenüberliegen den Seiten des zu überwachenden Bereichs angeordnet sind. Da die Synchronisierung der Empfangseinheit stets unmittelbar ausgehend von den empfangenen Lichtimpulsen erfolgt, ist das erfindungsgemäße Lichtschrankengitter praktisch auch justier frei. Es eignet sich zur Überwachung von Flächen und Raumbe reichen unterschiedlichster Abmessungen und zeichnet sich un ter anderem auch durch seine Unempfindlichkeit gegenüber Er schütterungen sowie einen geringen Stromverbrauch aus.

Zweckmäßigerweise ist die Empfängersteuerung zur zeitlich aufeinanderfolgenden Ansteuerung der Lichtempfänger in Abhän gigkeit vom Auftreten der empfangenen Lichtimpulse umschalt bar.

Die Umschaltung von einem Lichtempfänger auf den nächsten kann beispielsweise stets dann erfolgen, wenn der erwartete Lichtimpuls rechtzeitig empfangen worden ist. Die Reihenfol ge der Empfängeransteuerung kann dabei in Übereinstimmung mit der Lichtquellenansteuerung fest vorgegeben sein. Die Ak tivierung der Lichtempfänger erfolgt beispielsweise zyklus weise, d. h. daß nach einer Aktivierung des in der Ansteu erungs-Abfolge letzten Lichtempfängers wiederum der erste Lichtempfänger der Folge aktiviert wird.

Die Empfängersteuerung umfaßt gemäß einer besonders vorteil haften Ausführungsvariante Mittel zur Erfassung und Meldung des Ausbleibens eines während einer jeweiligen Empfängeran steuerung erwarteten Lichtimpulses, wobei die Empfängersteu erung bei Ausbleiben des erwarteten Lichtimpulses in einen Ausgangszustand rücksetzbar ist, in dem ein definierter erster Lichtempfänger angesteuert ist.

Ist demnach zumindest ein Lichtweg zwischen einer Lichtquel le und einem Lichtempfänger durch ein Hindernis gestört, so führt dies unmittelbar zur Abgabe eines Meldesignals, wel ches den Eingriff in den zu überwachenden Bereich bzw. die zu überwachende Fläche signalisiert. Dadurch, daß die Empfän gersteuerung bei Ausbleiben eines jeweiligen erwarteten Lichtimpulses gleichzeitig in einen definierten Ausgangszu stand zurückgesetzt wird, ist die Neusynchronisierung des Lichtschrankengitters nach dem erfolgten Eingriff wesentlich erleichtert. Darüber hinaus ist es bei entsprechender Wahl der Pausen zwischen den ausgesandten Lichtimpulsen möglich, mit der Zurückschaltung auf einen definierten ersten Licht empfänger auch die gewünschte feste Zuordnung bestimmter Lichtempfänger zu den jeweiligen Lichtquellen herzustellen.

Dazu ist gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß durch die Lichtquellensteu rung eine Synchronisierpause zwischen der Ansteuerung einer letzten und einer ersten Lichtquelle vorgebbar ist, wobei die Synchronisierpause größer als ein zumindest dem zweiten bis letzten Lichtempfänger während einer Ansteuerung jeweils zugeordnetes Zeitfenster ist, während dem ein Lichtimpuls er wartet wird.

Demnach wirkt sich das Auftreten der Synchronisierpause zu nächst in gleicher Weise auf die Empfängersteuerung aus wie ein Eingriff in den zu überwachenden Bereich durch ein Hin dernis. D. h., die Empfängersteuerung wird bei Auftreten der Synchronisierpause in den Ausgangszustand zurückgesetzt, in dem der erste Lichtempfänger eines Aktivierungszyklus ange steuert ist. Nachdem anschließend an die Synchronisierpause wiederum die erste Lichtquelle des Sendezyklus angesteuert wird, ist sichergestellt, daß der von dieser ersten Licht quelle abgesandte Lichtimpuls vom dieser ersten Lichtquelle zugeordneten Lichtempfänger empfangen wird. Die jeweilige Zu ordnung der weiteren Lichtquellen und Lichempfänger ist durch die vorgebbare weitere Abfolge der Senderansteuerung bzw. Empfängeraktivierung gewährleistet.

Die Empfängersteuerung erkennt demnach aufgrund der im Ver gleich zu den restlichen Sendepausen größeren Synchronisier pause einen Sprung von der letzten Lichtquelle zur ersten Lichtquelle und damit den Beginn eines neuen Zyklus. Dieser Unterschied der Pausen zwischen den Sendeimpulsen wird erfin dungsgemäß für die Synchronisation zwischen der Sende- und Empfangsseite ausgenutzt.

Bei Einschalten des Geräts kann es passieren, daß beim ersten Hoch- bzw. Herunterlaufen eine mangelnde Synchronisie rung vorliegt, d.h. daß insbesondere einander nicht zuge ordnete Sender und Empfänger gleichzeitig angesteuert sind. Dies erfolgt jedoch nur während des ersten Hochlaufens bzw. Herunterlaufens. Bereits beim zweiten Durchlaufen der Licht quellen und Lichtempfänger ist die gewüschte Zuordnung wieder gegeben.

Es muß sichergestellt sein, daß bei ungestörtem zu überwa chenden Bereich trotz der längeren Synchronisierpause mit dem Empfang des von der ersten Lichtquelle stammenden Licht impulses ein Weiterschalten auf den nächsten Lichtempfänger erfolgt. Dazu ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Emp fängersteuerung eine Austasterkennung zur Erfassung eines vollständigen Durchlaufs vom ersten bis zum letzten Lichtemp fänger umfaßt und daß das dem anschließend ansteuerbaren ersten Lichtempfänger zugeordnete Zeitfenster, während dem der betreffende Lichtimpuls erwartet wird, an die Synchroni sierpause angepaßt ist, d. h. in Abhängigkeit von der Synchro nisierpause größer gewählt ist.

Bei einem fest vorgegebenen Durchlauf vom ersten bis zum letzten Lichtempfänger genügt eine Überwachung der Ansteu erung des letzten Lichtempfängers, da in diesem Falle eine solche Ansteuerung nur dann auftreten kann, wenn zuvor sämt liche vorangehenden Lichtempfänger des betreffenden Zyklus aktiviert worden sind.

Vorteilhafterweise umfassen die Mittel zur Erfassung und Mel dung des Ausbleibens eines erwarteten Lichtimpulses eine mit der Erfassung des Ausbleibens des betreffenden Lichtimpulses verriegelbare Freigabelogik, welche zweckmäßigerweise in Ab hängigkeit von der Erfassung eines vollständigen Durchlaufs vom ersten bis zum letzten Lichtempfänger rücksetzbar ist. Auch hierbei genügt im Falle einer vorbestimmten Abfolge der Ansteuerung der Lichtempfänger vom ersten bis zum letzten Empfänger eine überwachung der Ansteuerung des letzten Licht empfängers, da dieser nur bei einem vorangehenden vollständi gemn Zyklus angesteuert wird.

Eine Verriegelung der Freigabelogik hat zur Folge, daß der Geräteausgang inaktiv wird. Eine erneute Aktivierung des Ge räteausgangs ist nur bei einem vollständigen Durchlaufen von Sendern und Empfängern bei ungestörtem zu überwachenden Be reich möglich.

Die Synchronisation erfolgt hierbei in zwei Schritten, wenn mehrere Sendeelemente in das Empfangselement einstrahlen können.

Tritt ein Hindernis in den zu überwachenden Bereich bzw. die zu überwachende Fläche ein, so wird die Empfängersteuerung infolge des Ausbleibens eines erwarteten Lichtimpulses in den Ausgangszustand zurückgesetzt, in dem beispielsweise der erste Lichtempfänger angesteuert ist. Können mehrere Licht quellen in den ersten Lichtempfänger einstrahlen, so erfolgt die Synchronisation in zwei Schritten. Im ersten Schritt rastet der Empfänger auf den Sender ein, sobald ein Lichtim puls vom ersten Lichtempfänger erfaßt wird, während das diesem Empfangselement zugeordnete Zeitfenster geöffnet ist. Hierbei kann die Eingriffserkennung zurückgesetzt werden. Stammt der vom ersten Lichtempfänger erfaßte Lichtimpuls nicht von der zugeordneten ersten Lichtquelle, so werden die Empfangs- und Sendeelemente zunächst versetzt getaktet. Hier bei trifft die Aktivierung eines der folgenden Lichtempfän ger auf die längere Synchronisierpause. Dies hat zur Folge, daß die Lichtempfängersteuerung auf den ersten Lichtempfän ger zurückschaltet. Dieser erste Lichtempfänger wird so rechtzeitig aktiviert, daß er bei weiterhin ungestörtem zu überwachenden Bereich den anschließend von der ersten Licht quelle ausgesandten Lichtimpuls empfängt. Das anschließende Hochlaufen von Lichtquellen und Lichtempfänger erfolgt dem nach in voller Synchronisation.

Den Lichtquellen und/oder Lichtempfängern können gemäß einer praktischen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Lichtschran kengitters Sender- bzw. Empfängermodule zugeordnet sein, die zu einem von der jeweiligen Steuerung ansteuerbaren Schiebe register verschaltet sind. Das jeweilige Schieberegister kann eine Art Umlaufregister sein, wobei jedoch die Ansteue rung stets so erfolgen muß, daß auf der Empfangs- bzw. Sende seite jeweils stets nur ein Modul angesteuert wird.

Vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Lichtschrankengitters liegen insbesondere in seiner Ausbil dung als Melder im Bereich der Tür-, Raum- und Rolltreppen überwachung, wobei es insbesondere der Flächenüberwachung dient. Bevorzugt wird es als Durchgangsüberwachung insbeson dere zur Türsteuerung in Fahrstühlen verwendet.

Weitere besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Als Lichtempfänger eignen sich insbesondere im infraroten Be reich lichtemittierende Dioden, die sich durch eine gute Quantenausbeute und eine hohe Lebensdauer auszeichnen. Die Lichtempfänger können auf die Emissionswellenlänge der Licht quellen abgestimmt sein.

Die Sende- bzw. Empfangselemente können einschließlich der jeweils zugeordneten Steuerungen in Sender- bzw. Empfänger leisten untergebracht sein. Vor den Sende- bzw. Empfangsele menten sind zweckmäßigerweise Linsen zur Focussierung der Lichtbündel und Filterscheiben zur Erschwerung der Einsicht von außen in den Aufbau der Anlage untergebracht. Die Abstän de der Lichtquellen bzw. Lichtempfänger untereinander sowie die Anzahl dieser Elemente kann variiert und so den jeweili gen Erfordernissen angepaßt werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines zur Flächen überwachung dienenden Lichtschrankengitters mit einer Sender- und einer Empfängerleiste,

Fig. 2 den zeitlichen Verlauf der Ansteuerimpulse der Lichtquellen für eine Senderleiste mit sieben Lichtquellen,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Empfängerlei ste,

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der Aktivierung der den Lichtempfängern zugordneten Empfängermo dule,

Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an ver schiedenen Punkten der der Empfängerleiste gemäß Fig. 3 zugeordneten Schaltung im syn chronisierten Zustand,

Fig. 6 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an ver schiedenen Punkten der der Empfängerleiste gemäß Fig. 3 zugeordneten Schaltung bei einem Eingriff in den Lichtweg, und

Fig. 7 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an ver schiedenen Punkten der der Empfängerleiste gemäß Fig. 3 zugeordneten Schaltung unmittel bar nach einer Freigabe des Lichtweges.

In Fig. 1 ist ein Lichtschrankengitter mit einer Senderlei ste 1 und einer Empfängerleiste 2 gezeigt.

Die Senderleiste 1 umfaßt sieben Sendermodule 7, denen je weils eine Lichtquelle 5 zugeordnet ist.

Die Senderleiste 1 umfaßt ferner eine Lichtquellensteuerung 9 zur Ansteuerung der nach Art eines Schieberegisters ver schalteten Sendermodule 7.

Die das Schieberegister bildenden Sendermodule 7 werden von der Lichtquellensteuerung 9 gesetzt und getaktet. Der Aus gang des oberen, letzten Sendermoduls 7 ist zu einem Eingang der Lichtquellensteuerung 9 zurückgeführt, um eine Art Umlauf-Schieberegister zu bilden. Der Setzeingang des ersten, unteren Sendermoduls 7 ist von der Lichtquellensteu erung 9 beaufschlagbar. Die Takteingänge der Sendermodule 7 sind mit einer gemeinsamen, von der Lichtquellensteuerung ausgehenden Taktleitung 28 verbunden.

Die Empfängerleiste 2 umfaßt sieben Lichtempfänger 6, denen jeweils ein Empfängermodul 8 nachgeschaltet ist. Die Empfän germodule 8 sind wiederum nach Art eines Schieberegisters verschaltet.

Das durch die Empfängermodule 8 gebildete Schieberegister wird von einer Empfängersteuerung 10 getaktet und gesetzt. Der Ausgang des letzten, oberen Empfängermoduls 8 ist wieder um zur Bildung eines Umlauf-Schieberegisters zur Empfänger steuerung 10 zurückgeführt. Der Setzeingang des ersten, unte ren Empfängermoduls 8 ist von der Empfängersteuerung 10 be aufschlagbar. Die Takteingänge der Empfängermodule 8 sind mit einer gemeinsamen, von der Empfängersteuerung 10 ausge henden Taktleitung 29 verbunden.

Die Ausgänge der Empfängermodule 8 sind mit einer gemeinsa men, zur Empfängersteuerung 10 führenden Zeitmultiplexlei tung 26 verbunden.

Durch die in Fig. 1 angedeuteten, zwischen der Senderleiste 1 und der Empfängerleiste 2 verlaufenden Lichtbündel ist auch die Zuordnung der jeweiligen Lichtempfänger 6 zu den be treffenden Lichtquellen 5 angegeben. So ist beispielsweise der untere, erste Lichtempfänger 6 der unteren, ersten Licht quelle 5 zuzuordnen.

Den Lichtquellen 5 sowie den Lichtempfängern 6 sind jeweils Linsen 4 zur Focussierung der Lichtbündel zugeordnet.

Vor den Lichtempfängern 6 und den Lichtquellen 5 bzw. den diesen zugeordneten Linsen 4 sind Filterscheiben 3 ange ordnet, um eine Einsicht von außen zu erschweren.

Die Ansteurung der jeweils zu einem Schieberegister verschal teten Sendermodule 7 und Empfängermodule 8 durch die Licht quellensteuerung 9 bzw. Empfängersteuerung 10 erfolgt je weils derart, daß stets nur ein Sendermodul 7 bzw. ein Em pfängermodul 8 aktiviert ist.

In Fig. 2 ist der zeitliche Verlauf der Ansteuerimpulse für die sieben Sendermodule 7 der Senderleiste 1 gezeigt. Hier bei sind die den sieben Sendermodulen 7 zugeordneten Sendeim pulse I _{S 1} bis I _{S 7} jeweils über der Zeitachse t aufgetragen.

Die Dauer eines jeweilgen Sendeimpulses I _Si beträgt T _S, wäh rend zwischen zwei Sendeimpulsen eines Zyklus die Zeitdauer T und zwischen dem letzten Sendeimpuls I _{S 7} eines Zyklus und dem ersten Sendeimpuls I _{S 1} des nächsten Zyklus die Synchroni sierpause T _p liegt.

Die Synchronisierpause T ist gleich groß wie die Dauer T _S eines Sendeimpulses plus zwei mal T zusammengenommen.

Die Lichtquellensteuerung 9 ist derart ausgelegt, daß zu keinem Zeitpunkt mehrere Lichtquellen 5 gleichzeitig aktiv sind.

In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel einer Empfängerleiste 2 gezeigt.

Die sieben Empfängermodule 8, die jeweils einem der Lichtemp fänger 6 nachgeschaltet sind, umfassen jeweils einen Vorver stärker 11, einen dem Vorverstärker 11 nachgeschalteten elek tronischen Schalter 12 sowie eine Speicherzelle 13, deren Ausgang den elektronischen Schalter 12 beaufschlagt. Die Empfängersteuerung 10 der Empfängerleiste 2 umfaßt einen Verstärker 14, einen nachgeschalteten getakteten Differenz verstärker 15, einen Komparator 16, einen mit dessen Ausgang verbundenen Schalter 17, eine Initialisierungslogik 18, eine Steuerlogik 19, eine Austasterkennung 20, eine Normierein heit 21, eine Taktansteuerung 22, eine Eingriffserkennung 23 sowie eine Freigabelogik 24.

Die von den Lichtempfängern 6 empfangene optische Strahlung wird in elektrische Signale umgewandelt, die in den Vorver stärkern 11 verstärkt werden. Die Ausgangssignale der Vorver stärker 11 sind den von den Speicherzellen 13 angesteuerten elektronischen Schaltern 12 zugeführt.

Diese elektronischen Schalter 12 bilden einen Multiplexer. Hierzu sind die Ausgänge dieser elektronischen Schalter 12 mit einer gemeinsamen Zeitmultiplexleitung 26 verbunden, über die das im Zeitmultiplex vorliegende Signal zum Verstär ker 14 weitergeleitet wird, dessen Ausgangssignal dem Ein gang des getakteten Differenzverstärkers 15 zugeführt ist. Der getaktete Differenzverstärker 15 weist ein Abtast-Halte- Glied auf. Die Ausgangsspannung eines solchen Abtast-Halte- Glieds folgt im eingeschalteten Zustand ebenso wie die eines Analogschalters der Eingangsspannung. Im ausgeschalteten Zu stand wird jedoch der Spannungswert im Ausschaltaugenblick gespeichert.

Das Ausgangssignal des getakteten Differenzverstärkers 15 wird dem Komperator 16 zugeführt, um an den elektronischen Schalter 17 ein digitalisiertes bzw. binäres Signal abzuge ben. Über den elektronischen Schalter 17 gelangt das binäre Signal zu der Taktansteuerung 22 sowie der Initialisierunglo gik 18.

Die Steuerlogik 19 umfaßt einen Zeitgeber, welcher durch die Inititalisierungslogik 18 zurückgesetzt wird.

Die Steuerlogik 19 setzt das Zeitfenster für den jeweils fol genden, zu empfangenden Lichtimpuls, indem sie den getakte ten Differenzverstärker 15 und den elektronischen Schalter 17 aktiviert.

Die Steuerlogik 19 triggert ferner die Eingriffserkennung 23 und die Normiereinheit 21, die das durch die Speicherzellen 13 gebildete Schieberegister bzw. Umlaufregister direkt und indirekt über die Taktansteurung 22 in einen Ausgangszustand überführt, in dem sämtliche Speicherzellen 13 außer der ersten, unteren Speicherzelle 13 zurückgesetzt sind.

Die Normiereinheit 21 sowie die Eingriffserkennung 23 werden jeweils von der Austasterkennung 20 getriggert, die von der letzten, oberen Speicherzelle 13 des Schieberegisters ge setzt und von der Initialisierungslogik 18 wieder zurückge setzt wird.

Die Eingriffserkennung 23 erfaßt einen Eingriff in den Licht weg, sobald der Zeitgeber der Steuerlogik das betreffende Zeitfenster wieder schließt, ohne daß ein Lichtimpuls empfan gen worden ist. Dies hat eine Verriegelung der Freigabelogik 24 zur Folge. Hierzu ist ein Ausgang der Eingriffserkennung 23 mit einem Eingang der Freigabelogik 24 verbunden. Der Ge räteausgang wird in diesem Falle inaktiv. Eine anschließende Aktivierung des Geräteausgangs kann nur nach einer Trigge rung der Normiereinheit 21 durch eine Austastung, d. h. durch die Austasterkennung 20 erfolgen. Eine solche Austastung wird erst dann erfaßt, wenn die letzte, obere Speicherzelle 13 gesetzt wird, also nach einem vollen Durchlauf ohne Ein griff in den zu überwachenden Bereich.

In Fig. 4 ist ein zeitlicher Verlauf der Aktivierung der Emp fängermodule 8 einer mit sieben Modulen bestückten Empfänger leiste 2 gemäß Fig. 3 gezeigt.

Die an den Steuereingängen der elektronischen Schalter 12 an liegenden Spannungen M ₁ bis M ₇, die an der Taktleitung 29 an liegende Spannung T _A sowie die am Eingang der ersten, unte ren Speicherzelle 13 anliegende Spannung M ₀ sind jeweils über der Zeitachse t aufgetragen. Die sieben elektronischen Schalter 12 werden jeweils während einer Dauer T ₁ bis T ₇ ak tiviert. Die Schiebetaktimpulse besitzen jeweils eine Dauer bzw. Impulsbreite T _T und ein Initialisierungsimpuls die Dauer T _I.

Die Initialisierung des durch die Speicherzellen 13 gebilde teten Schieberegisters erfolgt durch Rücksetzen aller Spei cherzellen mittels eines Initialisierungsimpulses der Dauer I _I, der auf der Taktleitung 29 auftritt, sowie durch Setzen der ersten, unteren Speicherzelle 13 mittels eines Eingangs impulses M ₀. Da bei der Initialisierung lediglich die erste Speicherzelle 13 gesetzt wird, ist auch im Verlauf der weiteren Taktung stets nur eine der Speicherzellen 13 aktiv und demnach nur einer der elektronischen Schalter 12 leit end.

Mit der ansteigenden Flanke des Taktimpulses wird der je weils aktive elektronische Schalter 12 deaktiviert. Mit der abfallenden Flanke dieses Taktimpulses erfolgt die Aktivie rung des nächsten elektronischen Schalters.

Das Eingangssignal M ₀ zur ersten Speicherzelle 13 tritt gleichzeitig mit dem Initialisierungsimpuls T _I auf und be sitzt die gleiche Impulsbreite. Diese Impulsbreite T _I des Initialisierungsimpulses ist etwa doppelt so groß wie die Im pulsbreite T _T eines normalen Schiebetaktimpulses.

Die Dauer T ₁ der Aktivierung des ersten elektronischen Schal ters 12 ist länger als die Dauer der Aktivierung der restli chen elektronischen Schalter, da hier die senderseitige Syn chronisierpause beim Sprung von der Ansteuerung der letzten Lichtquelle 5 zur Ansteuerung der ersten Lichtquelle 5 be rücksichtigt werden muß.

In Fig. 5 ist der zeitliche Verlauf der Steuersignale einer mit sieben Empfängermodulen 8 bestückten Empfangsleiste 2 gemäß Fig. 3 gezeigt, die sich im synchronisierten Zustand befindet, bei dem keine Unterbrechung der Sendelichtbündel auftritt.

Die einzelnen Steuersignale sind jeweils wiederum über der Zeitachse t aufgetragen.

F _S gibt die Spannung am Steuereingang des getakteten Diffe renzverstärkers 15 an, M _S die Ausgangsspannung des elektroni schen Schalters 17, R die Spannung am Rücksetzeingang der Steuerlogik 19, FE die Ausgangsspannung der Eingriffserken nung 23 und FR die Ausgangsspannung der Freigabelogik 24. Die Steuerspannung F _S definiert ein Zeitfenster, während dem ein jeweiliger Lichtimpuls erwartet wird. T _E gibt die Zeit dauer zwischen einem Schiebetaktimpuls T _T und dem öffnen des Zeitfensters F _S an, T ₀ die Dauer zwischen der Initialisie rung T _T des Schieberegisters und dem Öffnen des Zeitfensters F _S, und T _{F 1} bzw. T _{F 2} jeweils die Dauer des Zeitfensters.

Dabei beträgt die Dauer des Zeitfensters nach einem Schiebe takt T _{F 1} und nach einer Initialisierung T _{F 2}.

Die weiteren Bezeichnungen entsprechen denen der Fig. 4.

Im synchronierten Zustand, d. h. wenn der erste Empfängermo dul 8 dann aktiviert und empfangsbereit ist, wenn die erste Lichtquelle 5 angesteuert wird, ist die Schiebetaktfrequenz der Empfängerleiste 2

gleich groß wie die Taktfrequenz der Senderleiste 1

Ferner ist in diesem Falle auch die Summe aus der Dauer T _S und der Synchronisierpause T _p, nämlich

T _S + T _p = 2 (T _S + T)

gleich groß wie die auf den Empfänger bezogene Größe

I _I + T₀ + T _{F 2}.

Im synchronisierten Zustand wird ferner durch die Empfangs signale, d. h. die Ausgangsspannungen M _S des Schalters 17, das Zeitfenster F ₁ bzw. F ₂ geschlossen und die Steuerlogik 19 zurückgesetzt. Das Öffnen des Zeitfensters erfolgt nach Ablauf der Zeit T _E bzw. T ₀, wenn der Verstärker eingeschwun gen ist.

Wird demnach während des jeweiligen Zeitfensters ein Lichtim puls empfangen und demnach eine Ausgangsspannung M _S am Aus gang des Schalters 17 erzeugt, so führt dies zu einer Span nung R am Rücksetzeingang der Steuerlogik 19. Damit wird der Zeitgeber dieser Steuerlogik 19 zurückgesetzt, wodurch auch das zuvor geöffnete Zeitfenster geschlossen wird. Mit dem Auftreten der Spannung M _S am Ausgang des Schalters 17 wird ferner über die Taktansteuerung 22 der nächste Taktimpuls ausgelöst. Mit der ansteigenden Flanke des betreffenden Tak timpulses wird auch der zugeordnete elektronische Schalter 12 (vgl. Fig. 3) deaktiviert.

Mit der darauffolgenden abfallenden Flanke des betreffenden Taktimpulses erfolgt eine Aktivierung des folgenden elektro nischen Schalters 12 (vgl. Fig. 4). Das Öffnen des jeweili gen Zeitfensters, d. h. die Ansteuerung des Differenzverstär kers 15 sowie des Schalters 17, erfolgt jedoch demgegenüber etwas verzögert, d. h. nach Einschwingen des Verstärkers, bzw. nach einer entsprechenden Zeitvorgabe des Zeitgebers.

Da bei fehlendem Eingriff in den Lichtweg im synchronisier ten Zustand der jeweilige Lichtimpuls jeweils rechtzeitig, d. h. jeweils innerhalb des betreffenden Zeitfensters, empfan gen wird, erfolgt kein Setzen der Eingriffserkennung 23 und somit kein Sperren der Freigabelogik 24. Die Spannung FE am Ausgang der Eingriffserkennung 23 behält damit ihren Wert lo gisch Null, und die Spannung am Ausgang der Freigabelogik 24 den Wert logisch Eins 1 bei.

In Fig. 6 ist der zeitliche Verlauf derselben Steuerspannun gen an den betreffenden Punkten der Schaltung gemäß Fig. 3 bei einem Eingriff in den Lichtweg gezeigt.

Dieser Eingriff erfolgt im synchronisierten Zustand in den fünften Lichtweg.

Nach einer Zeitdauer T _{F 3} wird das betreffende Zeitfenster, ohne daß ein Lichtimpuls empfangen wurde, wieder geschlos sen, die Eingriffserkennung 23 gesetzt, die Freigabelogik 24 rückgesetzt und eine Initialisierung des Schieberegisters eingeleitet. Die Initialisierung erfolgt wiederum für die Dauer T _I. Nach gesetzter Eingriffserkennung 23 weist diese am Ausgang eine Spannung FE mit dem Wert logisch Eins auf. Demgegenüber geht die Spannung FR am Ausgang der Freigabelo gik 24 auf den Wert logisch Null zurück.

Mir der abfallenden Flanke des Initialisierungsimpulses T _I wird das erste Empfängermodul 8 aktiviert, d. h. der erste elektronische Schalter 12 geschlossen. Nach Ablauf der Zeit dauer T ₀ wird das Zeitfenster wieder geöffnet.

Dieser Vorgang wiederholt sich, solange der erste Licht empfänger 6 innerhalb des Zeitfensters T _{F 3} keinen Lichtim puls empfängt. Die Eingriffserkennung 23 bleibt dabei ge setzt, während die Freigabelogik 24 verriegelt bleibt.

In Fig. 7 ist der zeitliche Verlauf dieser Steuerspannungen an den betreffenden Punkten der Schaltung gemäß Fig. 3 unmit telbar nach einer Freigabe des Lichtweges bzw. des zu überwa chenden Bereichs gezeigt.

Die anschließende Synchronisation erfolgt in zwei Schritten, wenn mehrere Lichtquellen 5 in den ersten Lichtempfänger 6 einstrahlen können.

Im ersten Schritt rastet der Empfänger auf den Sender ein, sobald ein Lichtblitz bzw. -impuls auf den ersten Lichtemp fänger 6 auftrifft, während das betreffende Zeitfenster ge öffnet ist. Hierbei wird die Eingriffserkennung 23 zurückge setzt, so daß deren Ausgang zunächst wieder die Spannung FE logisch Null annimmt. Dies hat jedoch noch keinen Einfluß auf die Ausgangsspannung FR der Freigabelodgik 24, d. h., daß diese Freigabelogik 24 zunächst noch gesperrt bleibt.

Beim in Fig. 7 gezeigten Beispiel stammt der erfaßte Lichtim puls bzw. Lichtblitz nicht von der ersten Lichtquelle 5, so daß die Lichtempfänger 6 versetzt zu den Lichtquellen 5 ge taktet werden und gegenüber diesen nacheilen. Im dargestell ten Fall trifft die Aktivierung einer der folgenden Empfän germodule 8 auf die Synchronisierpause T _p. Innerhalb des Zeitfensters F 3 der Dauer T _{F 3} wird demnach kein Lichtimpuls empfangen.

Daraus folgt wiederum, daß die Eingriffserkennung 23 von neuem gesetzt und für die Zeitdauer T _I eine Initialisierung des Schieberegisters vorgenommen wird.

Das Zeitfenster F 4 der Dauer T _{F 4} wird nach Ablauf der Zeit T ₀ rechtzeitig genug geöffnet, um den Lichtimpuls von der ersten Lichtquelle 5 zu empfangen und in einem zweiten Schritt die gewünschte Synchronität zu erreichen.

Die Freigabe der Freigabelogik 24 erfolgt schließlich nach einem vollständigen Zyklus.

Nachdem beim beschriebenen Lichtschrankengitter die Synchro nisierung der Empfangseite ummittelbar durch die Lichtimpul se erfolgt, können Verbindungsleitungen zwischen Sende- und Empfangsseite entfallen.

Beim Durchtakten der einzelen Sender und Empfänger liegen zu nächst vergleichsweise kleine Pausen zwischen den einzelnen Ansteuerungen bzw. Anregungen vor. Erst beim Springen vom letzten zum ersten Sender und entsprechend vom letzten zum ersten Empfänger tritt eine größere Pause auf, welche durch die senderseitige Synchronisierpause T _p bestimmt wird. Damit erkennt die Empfängerseite, wenn auf der Senderseite der Sprung vom letzten Sender zum ersten Sender und dem Beginn eines Zyklus erfolgt. Dieser Unterschied in der Pause zwi schen den Impulsen wird erfindungsgemäß für die Synchronisa tion zwischen Sender- und Empfangsseite ausgenutzt. Grund sätzlich ist es auch denkbar, eine derartige Synchronisation in Abhängigkeit von unterschiedlichen Impulslängen durchzu führen.

Beispielsweise beim Einschalten des Geräts ist damit zu rech nen, daß beim ersten Hoch- (bzw. Herunter-)laufen eine man gelnde Synchronisierung vorliegt, d. h. einander nicht zuge ordnete Sender und Empfänger gleichzeitig aktiviert werden. Dies erfolgt jedoch nur während des ersten Hochlaufens. Be reits beim zweiten Durchlauf ist die gewünschte Synchronisa tion zwischen der Sende- und der Empfangsleiste gegeben.

Beim dargestellten Beispiel kann die Synchronisierpause T auch als Pause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zyklen auf gefaßt werden.

Auch wenn die beiden Leisten vollständig durch ein Hindernis gegeneinander abgedeckt sind, beginnt anschließend nach dem Verschwinden des Hindernisses die Synchronisation in der gleichen Weise wie nach dem Einschalten der Anordnung.

Entscheidend ist auch, daß bei jedem Außer-Takt-Kommen zwi schen Sender und Empfänger ein Fehlersignal ausgelöst wird, da dieses Außer-Takt-Kommen nur auf das Vorliegen eines Hin dernisses, d.h. auf die Unterbrechung eines, mehrerer oder aller Lichtwege zurückgeführt werden kann.

Bezugszeichenliste

1 Senderleiste
2 Empfängerleiste
3 Filterscheiben
4 Linsen
5 Lichtquellen
6 Lichtempfänger
7 Sendermodul
8 Empfängermodul
9 Lichtquellensteuerung
10 Empfängersteuerung
11 Vorverstärker
12 elektronischer Schalter
13 Speicherzelle
14 Verstärker
15 Differenzverstärker
16 Komparator
17 elektronischer Schalter
18 Initialisierungslogik
19 Steuerlogik
20 Austasterkennung
21 Normiereinheit
22 Taktansteuerung
23 Eingriffserkennung
24 Freigabelogik
26 Zeitmultiplexleitung
28 Taktleitung
29 Taktleitung

Sonderpositionen

T _S Dauer eines Sendeimpulses
T Dauer zwischen zwei Sendeimpulsen
T _p Dauer zwischen letzter und erster Lichtquelle zugeordnetem Sendeimpuls
M₁-M₇ Spannungen an Steuereingängen der Schalter 12
T _A Spannung an Taktleitung
M₀ Spannung am Eingang der ersten Speicherzelle 13
T₁-T₇ Dauer der Aktivierung der Schalter 12
T _T Dauer des Schiebetaktimpulses
T _I Dauer des Initialisierungsimpulses
F _S Spannung am Steuereingang des getakteten Differenzverstärkers 15
M _S Ausgangsspannung des Schalters 17
R Spannung am Rücksetzeingang der Steuerlogik 19
FE Ausgangsspannung der Eingriffserkennung 23
FR Ausgangsspannung der Freigabelogik 24
T _E Zeitdauer zwischen Schiebetaktimpuls T _T und Öffnen des Zeitfensters FS
T₀ Dauer zwischen Initialisierung des Schieberegisters T _I und Öffnen des Zeitfensters
T _{F 1} Dauer des Zeitfensters nach einem Schiebetakt
T _{F 2} Dauer des Zeitfensters nach einer Initialisierung
T _{F 3} Dauer des Zeitfensters bei fehlendem Lichtimpuls

Claims

1. Lichtschrankengitter mit mehreren nebeneinander ange ordneten Lichtquellen (5) und jeweils einer Lichtquelle zugeordneten Lichtempfängern (6), einer Lichtquellensteu erung (9) sowie einer Empfängersteuerung (10), wobei die Lichtquellen und Lichtempfänger zur Abgabe bzw. zum Emp fang von Lichtimpulsen jeweils einzeln und zeitlich nach einander ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtempfänger (6) von der Empfängersteuerung (10) in Abhängigkeit von den empfangenen Lichtimpulsen ansteuerbar sind.

2. Lichtschrankengitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfän gersteuerung (10) zur zeitlich aufeinanderfolgenden An steuerung der Lichtempfänger (6) in Abhängigkeit vom Auf treten der empfangenen Lichtimpulse umschaltbar ist.

3. Lichtschrankengitter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfän gersteuerung (10) Mittel (19, 23, 24) zur Erfassung und Meldung des Ausbleibens eines während einer jeweiligen Empfängeransteuerung erwarteten Lichtimpulses umfaßt und die Empfängersteuerung (10) bei Ausbleiben des erwarte ten Lichtimpulses in einen Ausgangszustand rücksetzbar ist, in dem ein definierter erster Lichtempfänger (6) an gesteuert ist.

4. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Lichtquellensteuerung (9) eine Synchronisierpause (T _p) zwischen der Ansteuerung einer letzten und einer ersten Lichtquelle (5) vorgebbar ist, wobei die Synchronisier pause größer als ein zumindest dem zweiten bis letzten Lichtempfänger (6) während einer Ansteuerung jeweils zu geordnetes Zeitfenster (T _{F 3}) ist, während dem ein Licht impuls erwartet wird.

5. Lichtschrankengitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfän gersteuerung (10) eine Austasterkennung (20) zur Erfas sung eines vollständigen Durchlaufs vom ersten bis zum letzten Lichtempfänger (6) umfaßt und daß das dem an schließend ansteuerbaren ersten Lichtempfänger (6) zuge ordnete Zeitfenster (T _{F 2}) in Abhängigkeit von der Dauer der Synchronisierpause (T _p) größer gewählt ist.

6. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (19, 23, 24) zur Erfassung und Meldung des Ausbleibens eines erwarteten Lichtimpulses eine mit der Erfassung des Ausbleibens des betreffenden Lichtimpulses verriegel bare Freigabelogik (24) umfassen.

7. Lichtschrankengitter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiga belogik (24) in Abhängigkeit von der Erfassung eines vollständigen Durchlaufs vom ersten bis zum letzten Lichtempfänger (6) rücksetzbar ist.

8. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Licht quellen (5) Sendermodule (7) zugordnet und die Sendermo dule zu einem von der Lichtquellensteuerung (9) ansteuer baren Schieberegister verschaltet sind.

9. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß den Licht empfängern (6) Empfängermodule (8) zugeordnet und die Empfängermodule zu einem von der Empfängersteuerung (10) ansteuerbaren Schieberegister verschaltet sind.

10. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Emp fängermodul (8) zur Bildung des Schieberegisters eine Speicherzelle (13) sowie einen von dieser beaufschlagba ren elektronischen Schalter (12) umfaßt, der zwischen dem zugeordneten Lichtempfänger (6) und einer zur Empfän gersteuerung (10) führenden gemeinsamen Zeitmultiplexlei tung (26) angeordnet ist.

11. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emp fängersteuerung (10) eingangsseitig einen getakteten Dif ferenzverstärker (15) mit einem Abtast-Halte-Glied sowie vorzugsweise einen diesem nachgeordneten elektronischen Schalter (17) umfaßt, die während eines jeweiligen Zeit fensters (T _F) über eine einen Zeitgeber aufweisende Steu erlogik (19) ansteuerbar sind.

12. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangssignal (MS) des Differenzverstärkers (15) bzw. des Schalters (17) einer die Speicherzellen (13) beaufschla genden Taktansteuerung (22) sowie einer Initialisierungs logik (18) zugeführt ist, deren Ausgang mit einem Rück setzeingang der Steuerlogik (19) verbunden ist, um deren Zeitgeber zurückzusetzen.

13. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfän gersteuerung (10) eine von der Steuerlogik (19) und der Austasterkennung (20) triggerbare, die erste Speicherzel le (13) sowie die Taktansteuerung (22) beaufschlagende Normiereinheit (21) umfaßt, um das Schieberegister bei Ausbleiben eines erwarteten Lichtimpulses bzw. nach Er fassung eines vollständigen Durchlaufs bis zur letzten Speicherzelle (13) in den Ausgangszustand zurückzuset zen, in dem lediglich die erste Speicherzelle (13) ge setzt ist.

14. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus tasterkennung (20) durch die letzte Speicherzelle (13) setzbar und durch die Initialisierungslogik (18) rück setzbar ist.

15. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (19, 23, 24) zur Erkennung und Meldung des Aus bleibens eines erwarteten Lichtimpulses außer der Steuer logik (19) sowie der Freigabelogik (24) ferner eine von der Steuerlogik (19) und vorzugsweise der Austasterken nung triggerbare Eingriffserkennung (23) umfaßt, die ein Ausgangssignal liefert, sobald ein betreffendes Zeitfen ster geschlossen wird, ohne daß ein Lichtimpuls empfan gen worden ist.

16. Lichtschrankengitter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangssignal der Eingriffserkennung (23) der Freigabelo gik (24) zugeführt ist, um diese zu verriegeln.

17. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus gangssignal der Eingriffserkennung (23) zur Zurückset zung des Zeitgebers der Steuerlogik (19) und zur Zurück setzung des Schieberegisters in den Ausgangszustand der Initialisierungslogik (18) sowie der Normiereinheit (21) zugeführt ist.

18. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Freiga belogik (24) vom Ausgang der Normiereinheit (21) beauf schlagbar ist, um nach einer Triggerung der Normierein heit durch die Austasterkennung (20) entriegelt zu werden.

19. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtquel len (5) und Lichtempfänger (6) auf gegenüberliegenden Seiten des zu überwachenden Bereichs angeordnet sind.

20. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Licht quellen (5) durch als Matrix verschaltete lichtemittie rende Dioden gebildet sind.

21. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erkennung der Anzahl der jeweils vorgesehenen Licht quellen (5) und/oder Lichtempfänger (6) sowie vorzugswei se zur selbstätigen Anpassung der jeweiligen Steuerung an die gegebene Anzahl der Elemente vorgesehen sind.

22. Lichtschrankengitter nach einem der vorhergehenden An sprüche, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Durchgangsüberwachung insbesondere zur Türsteuerung in Fahrstühlen.