DE2451100A1 - Anwesenheits-pruefsystem - Google Patents

Description

DipU-.g VV. Dahllce ' 20. Oktober 1974

DipL-inn. H.-j. Lippert Da./kr

Patentanwälte

. 506 Refrath'bei. Köln ,

Ffanicenforster Straße 137 ώ H O I I U U

Xenex Corporation Woburn, Massachusetts / USA

"Anwesenheits-Prüfsystem"

Die Erfindung betrifft ein Anwesenheits-Prüfsystem und insbesondere ein System, bei dem mit Energiestrahlen, beispielsweise Lichtstrahlen, gearbeitet wird, um die Anwesenheit einer Person oder eines Objektes innerhalb eines bestimmten Raums festzustellen. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Anwesenheits-Prüfsystem in Kombination mit einer Selbstüberprüfung, damit sichergestellt wird, daß das Prüfsystem ordnungsgemäß arbeitet.

509821/0 92 4

Es gibt viele praktische Anwendungen für Systeme, die automatisch die Anwesenheit eines Objektes oder einer Person innerhalb eines bestimmten Raums feststellen. Solche Systeme werden nachstehend als Anwesenheits-Prüfsysteme bezeichnet, während in der technischen Literatur und in zahlreichen Patenten, solche Systeme häufig als Eindring-Überprüfungssysteme bezeichnet werden. Anwesen-heits-Prüfsysteme haben einen großen Anwendungsbereich, der zum großen Teil als ein sogenanntes "Sicherheitssystem" betrachtet werden kann. Ein Sicherheitssystem, beispielsweise ein Einbruchalarm, ist zum Feststellen der unerlaubten Anwesenheit und zum Auslösen eines Alarms eingerichtet, wenn eine Person oder ein sonstiger Eindringling sich in einer bestimmten Zone befindet, die gegen eine unerlaubte Gegenwart oder ein unerlaubtes Eindringen gesichert werden soll. Wenn ein Anwesenheits-Prüf system als ein Sicherheitssystem eingesetzt wird, ist es dazu eingerichtet, eine Person gegen Verletzungen durch irgendeine gefährliche Vorrichtung zu schützen. Es wird häufig in Verbindung mit industriellen Maschinen eingesetzt, um die Maschine anzuhalten oder eine Warnung zu geben, wenn ein Objekt oder eine Person sich in einer gefährlichen Position befindet. Bei solchen Anwendungsfällen sind die bekannten Anwesenheits-Prüfsysteme in verschiedener Hinsicht mangelhaft. Beispielsweise besteht ein Bedarf für ein Anwesenheits-Prüfsystem, das im wesentlichen immun gegen Umgebungsbedingungen und Falschsignale ist und trotzdem ohne Fehler auf ein echtes Signal anspricht. Wegen der Gebrauchsnatur solcher Systeme besteht ferner die Notwendigkeit, eine

- 3 509821/0924

Selbstüberprüfung der Systemfunktion zu schaffen, so daß ein Ausfall des Systems mitgeteilt wird, damit man sich nicht mehr auf das" System verläßt.

Es sind bereits Anwesenheits-Prüfsysteme vorgesehlagen worden, bei denen mit Strahlungsenergie oder Lichtstrahlen gearbeitet wird, um eine Begrenzung des Raums oder des Bereichs zu definieren, der zu schützen oder unter Überwachung zu halten ist. Solche Systeme arbeiten gewöhnlich mit einer oder mehreren Lichtquellen und einem oder mehreren Lichtsensoren, so daß die Unterbrechung des Lichtes zwischen diesen zur Erzeugung eines Steuersignals eingerichtet ist, daß die Anwesenheit eines Objektes im geschützten Bereich anzeigt. Ein solches Lichtstrahlsystem ist ausgesprochen gut für Maschinensicherheitssysteme geeignet, weil es eine fest definierte Grenze für den geschützten Bereich schafft. Die Bedienungsperson der Maschine erhält vollständige Freiheit in der Bewegung auf der Sicherheitsseite der Begrenzung oder der Barriere, und das Sicherheitssystem wird durch die Bewegung von Material und Gerät in enger Nachbarschaft der Grenze nicht beeinflußt. Die kleinste Eindringung in die Grenze bewirkt natürlich ein Ansprechen des Sicherheitssystems. ·

Die bekannten fotoelektrischen Anwesenheits-Prüfsysteme arbeiten mit einer Vielzahl von Anordnungen von Lichtquellen und Fotodetektoren, um eine Lichtbarrierenebene oder einen "Vorhang¹¹

• - 4 509 8.2 1/092 A

2451'

zu schaffen. Typisch für solche Systeme ist eine lineare Folge von Vielfachlichtquellen und eine gegenüberliegende lineare Folge von Fotodetektoren, von denen jeder mit einer der Lichtquellen in einer Flucht liegt. Die Lichtquellen werden gleichzeitig und wiederholt in pulsierender Folge eingeschaltet, und die Fotodetektor-Ausgangssignale werden in geeigneter Weise verarbeitet, um zu bestimmen, ob irgendeiner der Fotodetektoren während jedes Impulsintervalls angestrahlt wird oder nicht. Eine solche Anordnung ist aus der US-Patentschrift 3 704 396 bekannt. Eine ähnliche Anordnung ist aus der US-Patentschrift 3 742 222 bekannt. Es ist ferner bereits bekannt, einen Lichtvorhang zu schaffen, indem in einer Folge Quellen eingeschaltet werden, die in einer linearen Folge angeordnet sind. Insbesondere handelt es sich dabei um im Abstand angeordnete Säulen, die jeweils mit abwechselnden Lichtquellen und Fotodetektoren ausgerüstet sind, wobei das Licht von der Quelle in einer Säule vom gegenüberliegenden Fotodetektor in der anderen Säule empfangen wird, was die angrenzende Quelle einschaltet und Licht zum nächsten Empfänger in der ersten Säule sendet, usw., bis zu den Enden der Säulen, und dann wird dieser Arbeitsgang wiederholt. Bei solchen Systemen besteht ein schwerwiegendes Problem einer Querverbindung zwischen den Kanälen, d.h. den Wegen zwischen einer Lichtquelle und dem zugehörigen Fotodetektor. Ferner hängt die Folgeschaltanordnung davon ab, daß jede Lichtquelle und jeder Fotodetektor funktioniert, um ein vollständiges Arbeitsspiel zu liefern.

— 5 — 509821/0924

Eine der Schwierigkeiten bei Anwesenheits-Prüfsystemen, die mit Fotodetektoren arbeiten, besteht in dem Effekt von Änderungen in den Umgebungsbedingungen, insbesondere in Änderungen im Umgebungslicht. Es sind bereits verschiedene Schemata im Stand der Technik vorgeschlagen worden, um ein gewisses Maß an Immunität des Systems gegen solche Umgebungslichtänderungen zu schaffen. Beispielsweise unterscheidet ein solches Schema zwischen Umgebungslichtänderungen und einer Signallichtänderung auf der Basis der Zeitrate der Änderung, und es ist eine Schaltung vorgesehen, um einen Ausgang entstehen zu lassen, der hur dem Signallichtwechsel entspricht. Eine solche Anordnung ist aus der genannten US-Patentschrift 3 704 396 bekannt. Andere bekannte Systeme sehen eine Modulation des Lichtes mit einer bestimmten Frequenz vor und arbeiten mit einer abgestimmten Empfängerschaltung, um zwischen den Umgebungs- und Signallichtwechseln zu unterscheiden. Diese Systemart ist aus der US-Patentschrift 3 370 284 bekannt.

Die Notwendigkeit zu Vorkehrungen für eine Selbstüberprüfung in Anwesenheits-Prüfsystemen ist vorstehend erwähnt worden. Die bekannten Druckschriften, die sich mit Anwesenheits-Prüfsystemen befassen, zeigen ein gewisses Maß an Selbstüberprüfung. Beispielsweise ist es bekannt, eine Selbstüberprüfung vorzusehen, indem das Anwesenheitsprüfsystem einem simulierten Geschehen einer Objektanwesenheit unterzogen wird, um zu bestimmen, ob das System ordnungsgemäß anspricht. Ein System dieser Art ist aus

509821/0924

der US-Patentschrift 3 543 260 bekannt. Eine Ausfallsicherungsfunktion, im Gegensatz zur Selbstüberprüfung, ist für Anwesenheitsprüfsysteme ebenfalls bekannt, und zwar beispielsweise aus der US-Patentschrift 3 242 341.

Erfindungsgemäß ist ein Anwesenheits-Prüfsystem vorgesehen, das mit Fotodetektoren arbeitet und eiSⁿeffektiv kontinuierlichen Lichtvorhang erzeugt, um eine Grenze eines geschützten Bereichs zu definieren. Der lichtvorhang wird mit im engen Abstand angeordneten Lichtkanälen erzeugt, ohne daß eine Interferenz oder ein Queransprechen zwischen den Kanälen erfolgt. Das wird durch eine Vervielfachungsanordnung erreicht, bei der sukzessive Kanäle, die jeweils eine Lichtquelle und einen Fotodetektor aufweisen, in einer Folge aktiviert werden und ein Lichtimpuls während der Aktivierung jedes Kanals ausgesendet wird. Das ermöglicht einen Betrieb des Systems mit einem hohen Verhältnis von Signal zu Geräusch, weil nebeneinandersitzende Kanäle keiner Interferenz vom aktivierten Kanal unterliegen. Ferner ermöglicht die Mehrfachanordnung einen Betrieb der Lichtquellen bei hohen Energiewerten, d.h. daß jede Quelle hart angetrieben wird, jedoch mit einem Niederleistungszyklus betrieben wird. Das ermöglicht ferner einen Betrieb des Systems mit einem großen Abstand zwischen den Lichtquellen und dem Fotodetektor jedes Kanals. Darüber hinaus ist die Mehrfachanordnung besonders zum selektiven Ausschalten irgendeines gewünschten Kanals eingerichtet, um einen unterschiedlichen Abstand zwischen den Ka-

— 7 —

509821/0924

24511OQ

nälen zu erreichen.

Darüber hinaus sieht die Erfindung ein Anwesenheits-Prüfsystem in fotoelektrischer Ausführung vor, das durch Umgebungslichtbedingungen, Umgebungstemperaturänderungen oder Änderungen in dem Ansprechen auf Charakteristiken der Fotodetektorelemente im wesentlichen unbeeinflußt bleibt. Das wird dadurch erreicht, daß Fototransistoren als die Sensorelemente verwendet werden und daß ein Rückkopplungskreis vorgesehen wird, um den Vorspannungswert der Fototransistoren zu steuern und damit eine Immunität gegen Umgebungsänderungen und ein gleichförmiges Ansprechen auf Signaleingänge aufrechtzuerhalten. Aufgrund der Mehrfachanordnung ist ein' einziger Rückkopplungskreis mit den Fototransistoren in einer sukzessiven Folge verbunden, und er ist in der Lage, die Vorspannung für den gesamten Satz Fototransistoren zu steuern.

Die Erfindung sieht darüber hinaus ein Selbstüberprüfungssystem für das Anwesenheits-Prüfsystem vor, um sicherzustellen, daß die Bedienungsperson sich nicht auf das Anwesenheits-Prüfsystem verläßt, um geschützt zu sein, falls tatsächlich ein Funktionsfehler im Prüfsystem aufgetreten ist. Allgemein wird das durch Wahlen von Testpunkten im Prüfsystem erreicht, die einen bekannten binären Zustand bei einem bestimmten Betriebspunkt im Betriebszyklus für jeden Kanal haben, wenn das System ordnungsgemäß funktioniert. Wenn die bestimmten binären Zustände am be-

- 8 509 821/0924

stimmten Betriebspunkt nicht alle auftreten, zeigt sich ein Punktionsfehler an, und das System wird automatisch mit einer geeigneten Alarmierung der Bedienungsperson ausgeschaltet. Dieses Selbstüberprüfungssystem ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit der Anordnung, die eine individuelle Überprüfung jedes Kanals während jedes Zyklus mit einem geringsten Aufwand an Systemkomponenten und Verdrahtung ermöglicht, die zwischen der Lichtquellenseite und der Fotodetektorseite des Lichtvorhangs geführt ist.

Ferner ist das erfindungsgemäße System mit Maßnahmen zur Ausfalls icherung versehen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen sind:

Fig. 1 die Anordnung der Anwesenheitsprüfung an einer Maschine,

Fig. 2 ein Zeitgabediagramm der elektrischen Wellenformen in dem System,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das das gesamte Anwesenheits-Prüfsystem zeigt, und

Fig. 4a und 4b eine gemeinsame Darstellung bestimmter

S09821/0924

245110Q

Einzelheiten des Systems.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem Anwesenheits-Prüfsystem gezeigt, das besonders zur Verwendung in einem Maschinensicherheitskontrollsystem eingerichtet ist. Mit fortlaufender Beschreibung wird ersichtlich sein, daß die Erfindung in einer Vielzahl anderer Anwendungsbereiche eingesetzt werden kann. Ferner ist zu beachten, daß das Ausführungsbeispiel der Erfindung mit lichtaussendenden Dioden arbeitet, die vorherrschend im infraroten Teil des Spektrums ausstrahlen. Es versteht sich natürlich, daß der Begriff "Licht" hier Strahlungsenergie bedeutet, ob sie nun dem menschlichen Auge sichtbar ist oder nicht.

Wie in Fig. 1 dargestellt ist, ist das Anwesenheits-Prüfsystem gemäß der Erfindung in eine Maschine 10 eingebaut, beispielsweise in eine Stanze, die ein Stanzwerkzeug oder eine andere Gefahrenstelle in einem Bereich der Maschine hat, der geschützt werden soll. Bei solchen Maschinensicherheitskontrollsystemen soll der geschützte Bereich durch eine Barriere abgeschirmt werden, die durch das Anwesenheits-Prüfsystem definiert ist, welche im Falle einer Eindringung in die Barriere durch die Hand der Bedienungsperson oder durch ein anderes Objekt ein sofortiges Stehenbleiben der Maschine bewirkt. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, befindet sich das Anwesenheits-Prüfsystem 12 an der Maschine und bildet einen Lichtvorhang, der sich über eine Zugangsöffnung

- 10 609821/0924

zur Stanzstelle in der Maschine erstreckt. Das Anwesenheits-Prüfsystem weist einen Sendemast 16 auf, der an einer Seite der Zugangsöffnung H sitzt, ferner einen Empfangsmast 18 an der anderen Seite. Innerhalb des Sendemastes 16 befinden sich eine Anzahl im engen Abstand angeordnete lichtquellen in der Form von lichtaussendenden Dioden 20, 20b, 20c usw., die in einer linearen Folge auf einer Schaltplatte sitzen. Der Mast 18 enthält eine Anzahl von Fotodetektorelementen in der Form von Fototransistoren 22a, 22b, 22c usw., die in ihrer Zahl der der lichtaussendenden Dioden entsprechen. Die lichtaussendende Diode 20a sitzt dabei so, daß der Lichtstrahl sich über die Öffnung H erstreckt und auf das Sensorelement des Fototransistors 22a fällt, und damit bilden die Diode und der Transistor einen Satz, der einen Kanal zum Senden und zum Empfangen eines Lichtstrahls bildet. Entsprechend bilden die lichtaussendende Diode 20b und der Fototransistor 22b einen anderen Satz, die lichtaussendende Diode 20c und der Fototransistor 22c bilden einen weiteren Satz, usw., wobei die zusätzlichen lichtaussendenden Dioden und Fototransistoren eine Anzah]/ron Lichtsende- und empfangskanälen bilden. Aus Fig. 1 ist ferner ersichtlich, daß die Lichtstrahlen von den lichtaussendenden Dioden so dargestellt sind, daß sie einen Lichtvorhang über die Öffnung 14 hinweg bilden. Es ist jedoch zu beachten, daß nur ein solcher Lichtstrahl zur Zeit auftritt und daß die Strahlen in einer schnellen Folge erzeugt werden, und deshalb können,

- 11 S09821/0924

was die menschliche Reaktion oder das menschliche Ansprechen anbelangt, die Lichtstrahlen als gleichzeitig auftretend betrachtet werden. Mit fortschreitender Beschreibung wird jedoch ersichtlich, daß in der elektronischen Schaltung des Systems die Zeitgabe und die Ansprechzeit derart gewählt sind, daß das nicht gleichzeitige Auftreten der Lichtstrahlen ein wesentliches Merkmal des Betriebs ist.

Im Zusammenhang mit Fig. 1 ist ferner zu sehen, daß in einem solchen Maschinensicherheitskontrollsystem ein sofortiges Unterbrechen des Laufs der Maschine bewirkt werden muß, wenn die Hand der Bedienungsperson oder ein anderer Gegenstand in den Weg eines oder mehrerer der getrennten Lichtstrahlen des Lichtvorhangs befindlich ist. Die elektronische Schaltung zur Bewirkung eines solchen Betriebs ist zweckmäßigerweise in den Masten 16 und 18 untergebracht, wobei sich einige Verbindungsdrähte zwischen diesen erstrecken.

Die elektronischen Stromkreise des Anwesenheits-Prüfsystems sind in dem in Fig. 3 gezeigten Blockdiagramm dargestellt. Das System weist allgemein ein Kontrolluntersystem und ein Selbstüberprüfungsuntersystem auf, die in einer Wechselbeziehung zueinander stehen, wie aus der nachfolgenden Beschreibung ersichtlich sein wird. Das Kontrolluntersystem weist allgemein die I^ chtaussendenden Dioden 20a, 20b ... und 2On und die Fototransistoren 22a, 22b ... und 22n auf, wobei jeder Fototransistor optisch in einer Flucht mit einer betreffenden lichtaussendenden

- 12 509821/0924

Diode liegt, um einen Satz zu bilden, wobei die verschiedenen Sätze mehrere Kanäle bilden, die als Kanäle a, b ... und η bezeichnet sind. Das Kontrolluntersystem weist ferner einen Sendekanal-Mehrfachkoppler 26 und einen Empfängerkanal-Mehrfachkoppler 28 auf, die unter der Steuerung von einer Uhr 30 in Punktion treten, um die Kanäle a, b ... und η sukzessive zu aktivieren. Ein Impulsgenerator 32 unter der Steuerung der Uhr liefert sukzessive Aktivierungsimpulse für die lichtaussendenden Dioden mit der Aktivierung der betreffenden Kanäle, und die von den Fototransistoren erzeugten Signale werden sukzessive an Impulsdetektormittel 34 angelegt, zu denen Analog-Digital-Wandler 36 und 38 und ein Fehlimpulsdetektor 40 gehören. Zu Kontrollzwecken wird der Ausgang des Fehlimpulsdetektors über einen Relaisantrieb 42 an Steuerrelais 44 angelegt. Das Kontrolluntersystem weist ferner einen Rückkopplungskreis 46 auf, zu dem ein Rückkopplungsverstarker 48 und ein elektronischer Schalter in der Form eines Feldeffekttransistors 50 gehören (gesteuert durch den Impulsgenerator 32), wobei sich dieser Kreis zu den Steuerelektroden der Fototransistoren erstreckt. Das Kontrolluntersystem wird in seinen Einzelheiten nachstehend noch zu beschreiben sein.

Das vorstehend erwähnte Selbstuberprüfungsuntersystem weist allgemein einen Hauptüberprüfer 50 auf, der Testssignale unter der Steuerung des Impulsgenerators von ausgesuchten Betriebspunkten im System empfängt. Das Selbstuberprüfungsuntersystem

- 13 509821/0924

weist ferner einen Sendetestmehrfachkoppler 52 und einen Empfängertestmehrfachkoppler 54 auf, die einsetzt werden, um für den Hauptüberprüfer Testsignale zu erzeugen. Darüber hinaus werden Testsignale vom Impulsgenerator 32 und indirekt vom Fehlimpulsdetektor 40 für die Eingabe in den Hauptüberprüfer abgeleitet. Das Selbstüberprüfungsuntersystem weist ferner einen Fehlimpulsdetektor 56 auf, der einen Eingang hat, welcher mit dem Ausgang des Hauptüberprüfers verbunden ist, und der einen weiteren Eingang hat, welcher mit einer Relaisteststufe 58 verbunden ist. Der Ausgang des Fehlimpulsdetektors 56 ist über eine Verriegelung 58 mit einem Relaisantrieb 42 verbunden. Das Selbstüberprüfungsuntersystem wird in seinen Einzelheiten nachstehend noch zu beschreiben sein.

Es mag jetzt hilfreich sein, das Kontrolluntersystem in seinen Einzelheiten zu betrachten, insbesondere im Zusammenhang mit dem in Fig. 2 gezeigten Zeitgabediagramm. Zunächst ist zu beachten, daß das Kontrolluntersystem durch den Sendekanalmehrfachkoppler 26 und den Empfängerkanalmehrfachkoppler 28 in Funktion setzbar ist, zusammen mit der Uhr 30 und dem Impulsgenerator 32, um die Kanäle a, b ... und η in einer Folge zu aktivieren, und während der Aktivierungszeit für jeden Kanal wird die lichtaussendende Diode in ihm mit einem Impuls eingeschaltet. Wenn im betreffenden Kanal kein Hindernis vorhanden ist, wird der entsprechende Fototransistor wirksam, um einen entsprechenden Ausgangsimpuls entstehen zu lassen. Das in

- 14 - 509821/0924

Fig. 2 gezeigte Zeitgabediagramm veranschaulicht die wichtigen Geschehnisse während eines vollständigen Betriebsablaufs für einen einzigen Kanal. Jeder Zyklus dieser Art hat eine Zeitdauer T, die im dargestellten Ausführungsbeispiel 400 Mikrosekunden beträgt. Es versteht sich, daß die in einer bestimmten Anlage zu verwendende Zahl von Kanälen von den betreffenden Anforderungen abhängt, beispielsweise die zu bestreichende Fläche und der Abstand zwischen aufeinanderfolgenden Strahlen. Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel ist für jede beliebige Anzahl von Kanälen einrichtbar, wobei die ausgewählte Zahl vorzugsweise ein Mehrfaches von acht ist, da die Mehrfachkopplereinheiten kommerziell in integrierten Schaltkreischips mit acht Kanälen pro Chip erhältlich sind. Bei einer Kanalzykluszeit T von 400 Mikrosekunden beträgt die Grundflockfbequenz 40 fcH. Wie in dem Zeitgabediagramm gezeigt ist, handelt es sich bei dem Grundzeitgabesignal L deshalb um eine Kette von Impulsen mit einem Intervall von 25 Mikrosekunden zwischen den Impulsen. Die Uhr 30 weist Frequenzteilerschaltungen auf, die in sich Uhrsignale A, B, C, T1 und T2 erzeugen, die sukzessive eine Teilung der Grunduhrfrequenz durch zwei darstellen. Die Uhrsignale D1 und D2 sind identisch, und wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wird das Uhrsignal D1 durch einen Stopschalter 60 an den Kanalanrufeingang 62 des Sendekanalmehrfachkopplers 26 und auch an den Kanalanrufeingang 64 des Empfängerkanalmehrfachkopplers 28 angelegt. Der Mehrfachkoppler 26 spricht auf das Auftreten des negativen Teils des Uhrsignals D1 am Anrufeingang 62 an, um die Kanalschaltmittel zu veranlassen, die

- 15 509821/0924

Verbindung des Eingangs 66 von einem Kanalausgang zum nächsten Kanalausgang weiterzurücken. Entsprechend bewirkt das Auftreten des negativen Teils des Uhrsignals D1 am Eingang 64 des Mehrfachkopplers 28 ein Vorrücken der Verbindung des Eingangs 68 von einem Kanalausgang zum nächsten Kanalausgang durch die Schaltmittel. Aus Gründen, die noch zu beschreiben sein werden, weist jeder der Kanäle a, b ... und η einen elektronischen Schalter in der Form von Feldeffekttransistoren 70a, 70b ... bzw. 7On auf. Im Kanal a ist der Feldeffekttransistor mit seinem Kollektor und mit seiner Emissionselektrode in Reihe zwischen den Ausgang des Fototransistors und den Eingang eines Vorverstärkers 72 geschaltet. Die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors 70a ist mit dem Kanal a Ausgang des Mehrfachkopplers 28 verbunden. Entsprechend ist der Feldeffekttransistor 70b mit seinem Kollektor und mit seiner Emissionselektrode in Reihe zwischen den Ausgang des Fototransistors 22b und den Eingang des Vorverstärkers 72 geschaltet, während die Steuerelektrode mit dem Kanalausgang b des Mehrfachkopplers 28 verbunden ist. Entsprechende Verbindungen sind für die Feldeffekttransistoren in den verbleibenden Kanälen hergestellt.

Wieder auf das in Fig. 2 gezeigte Zeitgabediagramm Bezug nehmend ist ersichtlich, daß der Impulsgenerator 32 eine Kette Treibimpulse E erzeugt, wobei ein solcher Impuls während jedes"Kanalzyklus auftritt. Im Zeitgabediagramm ist zu beachten, daß der

- 16 509821/0924

Impuls E etwas nach der Mitte des Zyklus auftritt. Wenn also angenommen wird, daß die Kanalmehrfachkoppler 26 und 28 gerade einen Betriebszyklus am Kanal a beendet haben, bewirkt das Uhrsignal D1 an den Kanalanrufeingängen 62 und 64 der Mehtfachkoppler eine Verbindung des Eingangs 66 mit dem Kanalausgang b im Mehrfachkoppler 26 und des Kanaleingangs 68 mit dem Kanalausgang b des Mehrfachkopplers 28. Entsprechend wird der Kanal b während seiner aktiven Periode aktiviert, d.h. während der Zykluszeit T, wobei der Impuls E vom Impulsgenerator 32 durch den Eingang 66 des Mehrfachkopplers 26 geht und durch den Kanalausgang b und durch den Treiberverstärker 74 zum Eingang der lichtaussendenden Diode 20b wandert. Zu diesem Zeitpunkt wird der Kanalschalter bzw. der Kanal b, d.h. der Feldeffekttransistor 70b, durch das innere Vorspannungssignal geschlossen, das vom Kanalmehrfachkoppler 28 kommt, der aufgrund des Uhrsignals D1 mit seinem Eingang 68 mit einem Kanalausgang b$ während der gesamten Dauer des Zyklus für den Kanal b verbunden ist. Wie aus dem in Fig. 2 gezeigten Zeitgabediagramm ersichtlich ist, erzeugt der Impulsgenerator 32 eine Kette Impulse G, wobei ein solcher Impuls während jedes Kanalzyklus an einem Punkt spät im Zyklus auftritt. Entsprechend bleibt der Kanalschalter 70b geschlossen, jedoch außer während des Impulses G-, und zwar aus Gründen, die nachstehend noch erörtert werden.

Wenn der Treiberimpuls 1 während des Kanalzyklus des Kanals b auftritt, während im Lichtweg kein Hindernis vorhanden ist, er-

- 17 509821/0924

zeugt der Fototransistor 22b einen Ausgangsimpuls, der dem Impuls E entspricht, und der Ausgangsimpuls wird durch den Vorverstärker 72 an den Eingang des Rückkopplungsverstärkers 48 angelegt. Der Ausgang des Rückkopplungsverstärkers wird an den Eingang 76 des Analog/Digital-Wandlers 38 angelegt. (Zu dieser Zeit, d.h. während des Treiberimpulses E, ist der Rückkopplungsschalter, d.h. der Feldeffekttransistor 50, geöffnet, und die Rückkopplungsschaltung 46 ist inaktiv. Im Zeitgabediagramm ist zu beachten, daß ein Schaltimpuls H gleichzeitig mit dem Treiberimpuls 1 auftritt und eine längere Dauer als E hat und durch den Impulsgenerator 32 erzeugt wird.) Die Arbeitsweise der Impulsdetektormittel 34, auf die kurz schon Bezug genommen worden ist, wird nachstehend noch im einzelnen zu beschreiben sein. Hier reicht es aus, festzustellen, daß dann, wenn der Treiberimpuls 1, der an die lichtaussendende Diode 20b angelegt wird, den Fototransistor 22b zur Erzeugung eines Ausgangsimpulses veranlaßt, das System weiter normal durch den Rest des Zyklus des Kanals b arbeitet und den Zyklus des Kanals c unter der Kontrolle des Uhrimpulses D1 beginnt. Die Kanalmehrfachkoppler 26 und 26 durchlaufen also die Kanalzyklen in einer Folge, und eine Kette Ausgangsimpulse wird an den Eingang 76 des Wandlers 38 angelegt, und eine entsprechende Kette Impulse wird an den Eingang 78 des Fehlimpulsdetektors 40 angelegt. So lange alle Impulse in der Impulskette vorhanden sind, hält der Fehlimpulsdetektor 40 das Relais 44 erregt, und damit läuft die Maschine weiter. Wenn jedoch ein Hindernis in einem der Lichtsendekanäle auftritt, beispielsweise die Hand einer Bedienungsperson, er-

- 18 509821/0924

zeugt der Fototransistor dieses Kanals keinen Impuls während dieses Kanalzyklus, und die Impulskette am Eingang 78 des Fehlimpulsdetektors 40 hat einen Fehlimpuls, und der Detektor 40 bewirkt ein Entregen des Relais 44. Bei Entregen des Relais 44 wird die Maschine sofort angehalten. Wie nachstehend noch ersichtlich sein wird, kann die Maschine nicht wieder angelassen werden, bis die Bedienungsperson ihre Hand aus dem Lichtvorhang genommen hat und die Steuerschaltung zurückgestellt hat.

Es mag hilfreich sein, die Fototransistorschaltungen in ihren Einzelheiten zu betrachten, insbesondere bezüglich der Art und Weise, wie eine Immunität gegen Änderungen in den Umgebungsbedingungen geschaffen wird, beispielsweise Licht und Temperatur. Wie vorstehend erwähnt, wird das durch den Rückkopplungskreis 46 erbracht, der allgemein in Fig. 3 gezeigt ist. Der Rückkopplungskreis ist in Einzelheiten in dem in Fig. 4a gezeigten Diagramm dargestellt. In diesem Diagramm sind die Fototransistoren 22a, 22b und 22n schematisch dargestellt, um die Vorspannanordnung zu zeigen. Der Kollektor jedes Fototransistors ist mit einer Quelle positiver Spannung verbunden, und die Emissionselektrode ist durch den Kanalschalt-Feldeffekttransistor mit einer Sammelschiene und dann mit einem Eingang des Vorverstärkers 72 verbunden. Spannungsbegrenzende Dioden 78a, 78b und 78n sind jeweils zu den Feldeffekttransistoren 70a, 70b und 70n in der herkömmlichen Weise parallelgeschaltet. Die Steuerelektrode des Fototransistors 22a ist durch einen begrenzenden Widerstand

- 19 509821/0924

82a mit einer gemeinsamen Verbindung 84 und dann durch den Rückkopplungsschalt-Feldeffekttransistor 50 und einem Widerstand 86 mit dem Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 verbunden. Wie also ersichtlich ist, wird während der Zeit, während der der Rückkopplungsschalt-Transistör 50 leitet, die Vorspannung an der Steuerelektrode des Fototransistors 22a durch den Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 bestimmt. Entsprechend ist die Steuerelektrode des Fototransistors 22b durch einen Widerstand 82b, die Sammelverbindung 84» den Rückkopplungsschalttransistor 50 und den Widerstand 86 mit dem Ausgang des Verstärkers 48 verbunden. Die verbleibenden Fototransistoren einschließlich 22n sind in der gleichen Weise mit dem Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 verbunden. Wie ersichtlich ist, ist der Kanalschalttransistor 50 mit einem Kondensator 88 parallel zu dessen Kollektor und mit einer spannungsbegrenzenden Diode 82 parallel zu dessen Emissionselektrode versehen. Wie vorstehend schon im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden ist, ist die Steuerelektrode des Transistors 50 mit dem Impulsgenerator 32 verbunden, um den Rückkopplungsschaltimpuls H zu erhalten. Wie aus dem Zeitgabediagramm in Fig. 2 ersichtlich ist, hat während jedes Kanalzyklus der Schaltimpuls H eine vordere Flanke, die mit der vorderen Flanke des Treibimpulses E zusammenfällt, und eine hintere Flanke, die später als die hintere Flanke des treibenden Impulses auftritt. Während des Impulses H ist der Rückkopplungsschalter 50 offen, und damit wird der Ausgang des Rückkopplungsverstärkers während dieser Zeit nicht an die

- 20 509821/0924

Vorspannschaltungen der Fototransistoren angelegt. Während jedes Kanalzyklus vor und nach dem Auftreten des Impulses H wird jedoch der Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 durch den Kanalschalter 50 an die Vorspannschaltung für den Fototransistor im aktivierten Kanal angelegt. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß der Mehrfachkoppler unter der Uhrsteuerung den Kanal b aktiviert hat und entsprechend der Fototransistor 22b durch seinen Kanalschalttransistor 70b mit dem Eingang des Vorverstärkers 72 verbunden ist, dessen Ausgang an den Eingang des Rückkopplungsverstärkers 48 angelegt ist, leitet der Rückkopplungsschalttransistor 50 während des Teils des Kanalzyklus vor der vorderen Flanke des Impulses H. Der Rückkopplungsverstärker 48 hat die Form eines Differential- oder Komparatorverstärkers. Der Verstärker 48 ist mit einem Bezugsspannungseingang 94 versehen, der mit einer Bezugsspannungsquelle 96 verbunden ist. Der Signaleingang 98 des Verstärkers 48 ist mit dem Ausgang des Vorverstärkers 72 verbunden. Ein Rückkopplungswiderstand 102 ist zwischen den Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 und den Bezugsspannungseingang 94 geschaltet. In dieser Anordnung funktioniert der Rückkopplungsverstärker 48 so, daß der Ausgang auf einer solchen Spannung gehalten wird, daß die an den Signaleingang 98 angelegte Signalspannung in gleicher Größe und in gleicher Poliarität wie die Bezugsspannung am Eingang 94 vorhanden ist. Entsprechend ändert sich die durch den Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 durch den Rückkopplungsschalter 50 an die Steuerelektrode des Fototransistors

509821/0924 " ²¹ "

22b angelegte Spannung mit Änderungen im Ausgang des Fototransistors 22b als folge von Umgebungszuständen bei Fehlen eines Lichtimpulssignals von der lichtaussendenden Diode 20b. Wenn beispielsweise das auf den Fototransistor 22b einfallende Umgebungslicht oder die Umgebungstemperatur zunehmen, erhöht sich der Ausgang des Fototransistors als Folge einer solchen Änderung, und der Signalspannungseingang zum Rückkopplungsverstärker 48 wird stärker negativ. Das führt zu einer Zunahme der'negativen Rückkopplung des Verstärkers, und die Vorspannung, die an die Steuerelektrode des Fototransistors 22b angelegt wird, wird verringert, bis der Signalspannungseingang zum Rückkopplungsverstärker 48 erneut in Größe dem Bezugsspannungseingang gleich wird. Der Speicherkondensator 88 wird auf eine Spannung geladen, die dem Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 während des Intervalls vor der vorderen Flanke des Rückkopplungsschal timpulses H entspricht. Während des Auftretens des Rückkopplungsschaltimpulses H und folglich während der Periode, zu der der Rückkopplungsschalttransistor 50 geöffnet bzw. nicht leitend ist, handelt es sich bei der an die Steuerelektrode des Fototransistors 22b angelegten Spannung um die Spannung am Kondensator 88 und folglich etwa um den Wert, der durch die Umgebungszustände unmittelbar vor dem Treiberimpuls · E bestimmt wird, der die lichtaussendende Diode 20b erregt, um das Lichtimpulssignal für den Fototransistor 22b zu erzeugen. Zusätzlich zum Ausgleichen von Änderungen in dem Umgebungslicht

- 22 -

509821/0924

und in der Umgebungstemperatur bewirkt auch die Rückkopplungs-S2haltung 46, daß jeder Fototransistor ein im wesentlichen identisches Ansprechen erzeugt, bezogen auf jenes, das durch die anderen Fototransistoren erzeugt wird, selbst wenn die Fototransistoren in ihren Charakteristiken nicht genau zusammenpassen. Mit anderen Worten, man kann ein gleichförmiges Ansprechen von Fototransistoren erhalten, die die normalen Änderungen von gleichen Charakteristiken unter den einzelnen Transistoren in einem bestimmten Satz aufweisen.

Ein weiteres Merkmal erheblichen praktischen Vorteils in der Anpassung des Anwesenheits-Prüfsystems an einen besonderen Anwendungsfall ist jenes, selektiv einen oder mehrere Kanäle des Lichtvorhangs ausschalten zu können. Das wird in einfacher Weise dadurch erreicht, daß ein simuliertes Ausgangssignal vom Fototransistor im Kanal geschaffen wird, der abzuschalten ist. Wie in Fig. 4a gezeigt ist, ist jede der Fototransistoren 22a, 22b und 22n jeweils durch einen Abschalter 104a, 104b und 104n in geeigneten isolierenden Widerständen mit dem Ε-Ausgang des Impulsgenerators 32 verbunden. Wenn also ein bestimmter Kanal abgeschaltet werden soll, beispielsweise der Kanal b, wird der Schalter 104b von Hand geschlossen, und der Treiberimpuls E wird durch den Vorverstärker 72 und den Rückkopplungsverstärker 78 an die Impulsdetektormittel 34 angelegt. Selbst wenn also der Sendekanal b gestört ist und der Lichtimpuls von der lichtaussendenden Diode 20b den Fototransistor 22b nicht erreicht,

- 23 -

509821/0924

ist ein Impuls vorhanden, der den Ausgang des Fototransistors 22b simuliert, und es ist kein Fehlimpuls vorhanden, der dem gewählten Kanal entspricht, und zwar in der Kette Impulse, die an den Fehlimpulsdetektor 40 angelegt werden. Der gewählte Kanal ist damit effektiv ausgeschaltet. Es versteht sich, daß das selektive Abschalten von Kanälen in einer bestimmten Anlage vorteilhaft ist, wo beispielsweise eine Wartung oder ein Versuchsbetrieb an der Maschine vorgenommen werden soll oder wo eine Änderung in der Werkstückzufuhr erfolgt.

Es dürfte jetzt nützlich sein, die Impulsdetektormittel 34 im einzelnen zu betrachten, wie sie in Fig. 4a und 4b gezeigt sind. Wie vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden ist, sind der Ausgang des Vorverstärkers 72 und der Ausgang des Rückkopplungsverstärkers 48 beide Impulsketten, die durch die sukzessiven Lichtimpulssignale von den vervielfachten Kanälen erzeugt werden. Wenn keiner der Lichtstrahlen im Lichtvorhang durch ein Hindernis .unterbrochen wird, bestehen die Impulsketten vom Vorverstärker 72 und vom Rückkopplungsverstärker 48 aus im gleichen Abstand angeordneten Impulsen mit Wellenformen, die sich jener der Lichtstärkeemission von den betreffenden Dioden annähern. Wenn ein Impuls oder mehrere Impulse aus den Impulsketten fehlen, ist eine Eindringung oder ein Hindernis angezeigt, und das Kontrolluntersystem wird durch die Impulsdetektormittel 34 dazu gebracht, daß das Relais 44 entregt wird und die Maschine zu einem sofortigen Stillstand kommt. Auf Fig. 4a Bezug

- 24 509821/0924

nehmend, folgt eine Beschreibung der Einzelheiten des Analog/ Digital-Wandlers 38. Der Wandler weist einen Differentiator 110 auf, der die einlaufende Impulskette vom Rückkopplungsverstärker 48 empfängt und die Impulse differenziert. Der Ausgang des Differentiators wird an einen Komparator 112 angelegt, der einen Ausgang erzeugt, welcher am Eingang entsteht, und zwar mit einer bestimmten Polarität, und dieser überschreitet eine bestimmte Amplitude. Der Differentiator 110 weist einen Punktionsverstärker mit einem positiven Eingang auf, der geerdet ist. Die Impulskette vom Ausgang des Rückkopplungsverstärkers wird durch einen Kopplungskondensator 114 und einen Reihenwiderstand 116 an den negativen Eingang des Verstärkers angelegt. Der Verstärkerausgang wird durch einen Rückkopplungswiderstand 118 und einen parallelen Rückkopplungskondensator 120 an den negativen Eingang des Verstärkers gelegt. Der Ausgang des Differentiators 110 wird, wie vorstehend erwähnt, an den Komparator 112 angelegt. Der Komparator hat einen Funktionsverstärker und ist mit einer Schwellenwertspannung an seinem Bezugseingang von einer Bezugsspannungsquelle 122 versehen. Das Signal vom Differentiator 110 wird durch einen Kopplungswiderstand 124 an einen invertierenden Eingang des Komparatorverstärkers angelegt. Dieses Eingangssignal wird an eine Zehnerdiode 126 angelegt, die wirksam wird, um die positiven Impulse durchzulassen und die Amplitude der negativen Impulse am invertierenden Eingang zu begrenzen. Der Komparatorverstärker ist ferner mit einem Auswerteeingang vom Impulsgenerator 32 mit einem Impulssignal F versehen (abgeleitet vom Impulsgenerator

509821/0924 -25-

32 durch einen Invertor 128, der in Fig. 4t> gezeigt ist). Die Impulssignale F und F" sind in dem Zeitgabediagramm in Fig. 2 gezeigt, und wie ersichtlich, hat der Impuls F, der den Komparator 112 auswertet, eine vordere Flanke, die mit der hinteren Flanke des Treiberpulses S zusammenfällt, und damit fallen die auswertenden Impulse vom Komparator 112 mit den negativen Eingangsimpulsen am invertierenden Eingang des Komparators zusammen. Demgemäß handelt es sich bei dem Ausgang des Komparators 112 um eine Kette positiver Impulse, wobei ein Impuls für jeden Impulseingang zum Differentiator 110 auftritt, vorausgesetzt, daß solche Eingangsimpulse eine hintere Flanke haben, die eine Zeitänderungsrate hat, die einen Sollwert überschreitet. "Wenn die Änderungsrate kleiner als der Sollwert ist, beträgt das an den invertierenden Eingang des Komparators angelegte differenzierte Signal weniger als die Schwellenwertspannung, und es entsteht kein Ausgangsimpuls. Der Analog/Digital-Wandler 38, der gerade beschrieben worden ist, läßt ein Ausgangsimpuls nur in Erwiderung auf Eingangsimpulse entstehen, die zusammenfallend mit dem Auswertungsimpuls F auftreten (der mit der hinteren Flanke eines Lichtsignalimpulses zusammenfällt), und nur wenn die hintere Flanke des Eingangsimpulses eine Zeitänderungsrate hat, die den Sollwert überschreitet. Da die lichtaussendenden Dioden extrem schnelle Anstiegs- und Abtrennzeiten haben, besteht kaum eine Wahrscheinlichkeit, daß ein Geräuschimpuls oder ein Falschsignal die erforderliche Zeitänderungsrate hat und außerdem im "Fenster" des Auswertungsimpulses auftritt.

- 26 509821/0924

Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 38 wird an einen Eingang des Fehlimpulsdetektors 40 angelegt.

Ehe die Einzelheiten des Fehlimpulsdetektors 40 beschrieben werden, mag es hilfreich sein, den Analog/Digital-Wandler 36 zu betrachten, der einen anderen Eingang zum Fehlimpülsdetektor entwickelt. Der Analog/Digitalimpulswandler 36 ist zum Zwecke der Entwicklung eines Prüfsignals vorgesehen, das die Funktionsfähigkeit der Kanalschalt-Feldeffekttransistoren 70a, 70b usw. anzeigt. Nun wieder auf das Zeitgabediagramm in Fig. 2 und auf den Impulsgenerator Bezug nehmend, der in Fig. 3 gezeigt ist., ist ersichtlich, daß der Impulsgenerator einen Impuls G zum Ende jedes Kanalzyklus hin erzeugt, und zwar nachdem der Treiberimpuls S an die lichtaussendende Diode angelegt worden ist. Der Impuls G wird gemäß der Darstellung in Fig. 3 an den Eingang 68 des Empfängerkanalmehrfachkopplers 28 angelegt. Entsprechend wird der Impuls G durch den Mehrfachkopplerkanalausgang an die Steuerelektrode des Feldeffekttransistors (Kanalschalter) 70a, 70b usw. angelegt, je nachdem, bei welchem es sich um den aktivierten Kanal handelt. Der Impuls G bewirkt ein Öffnen des Kanalschalters, d.h., er schneidet den Feldeffekttransistor ab, und zwar für die kurze Dauer des Impulses. Als eine Folge davon läßt der Vorverstärker 72 eine Kette Ausgangsimpulse entstehen, wobei ein Impuls während jedes Kanalzyklus auftritt, was mit dem Auftreten des Impulses G einhergeht. Diese Kette Impulse von demVorverstärker 72 wird an den Eingang des Analog/Digital-Wandlers 36

- 27 509821/0924

24511ÜÜ

angelegt. Wie in Fig. 4a gezeigt ist, weist der Wandler 36 einen Funktionsverstärker auf, der einen invertierenden Eingang hat, der mit der Spannungsschwellenwertquelle 122 verbunden ist. Ein Signaleingang des Verstärkers wird an den Ausgang des Vorverstärkers 72 über einen Widerstand 132 und an einen Kondensator 134 angeschlossen. Eine Zehnerdiode 136 wird an den Eingang angeschlossen, um den negativen Spannungseingang auf einen Sollwert zu begrenzen. Damit geht die Spannung am Signaleingang auf Null, wenn der Kanalschalter (Feldeffekttransistor) geöffnet wird, und er bleibt auf Null, bis der Schalter geschlossen wird. Folglich bewirkt die Spannung am invertierenden Eingang von der Bezugsspannungsqiielle 122, daß der Verstärker einen positiven Rechteckwellenausgangsimpuls während des Intervalls der Öffnung des Kanalschalters erzeugt. Der Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 36 ist eine Kette Impulse K, wobei ein Impuls während jedes Kanalzyklus auftritt, vorausgesetzt, daß der Kanalschalter ordnungsgemäß arbeitet.

Der Fehlimpulsdetektor 40 ist im einzelnen in Fig. 4b gezeigt und ist, wie vorstehend erwähnt, zum Ansprechen auf das Fehlen eines oder mehrerer Impulse in der Kette Ausgangsimpulse J vom Analog/Digital-Wandler 38 eingerichtet. Folglich erzeugt der Fehlimpulsdetektor ein Steuersignal, falls einer der Lichtstrahlkanäle im Lichtvorhang auf ein Hindernis stößt. Wie in Fig. 4b gezeigt ist, weist der Fehlimpulsdetektor eine Flip-Flop-Schaltung 140 auf, deren J-Eingang mit dem Ausgang des Wandlers 38

- 28 509821 /0924

24511 OQ

verbunden ist mid folglich die Kette Impulse J empfängt. Der K-Eingang ist mit dem Ausgang des Wandlers 38 über einen Invertor 142 verbunden. Der Uhreingang der Flip-Flop-Schaltung 140 ist mit den Auswertungsimpulsen f vom Impulsgenerator 32 über einen Invertor 144 verbunden. Der reine Eingang der Flip-Flop-Schaltung erhält den Zeitgabeimpuls D1 von der Uhr 30. Entsprechend ist der Q-Ausgang der Flip-Flop-Schaltung ein positiver Impuls, der jedem Signalimpuls J entspricht und eine vordere Flanke hat, die damit zusammenfällt, während eine hintere Flanke mit dem negativen Teil des Zeitgabeimpulses D1 zusammenfällt. Der Fehlimpulsdetektor weist ferner eine Und-Torschaltung 146 auf, die einen Eingang hat, der mit dem Ausgang der Flip-Flop-Schaltung 140 verbunden ist, und sie hat einen weiteren Eingang, der die Kette Impulse K vom Analog-Digital-Wandler 36 durch Pufferschaltungen 148 und 152 erhält. Wenn der Signalimpuls J entsprechend vorhanden ist und der Kanalschalter-Testimpuls K vorhanden ist, erzeugt die Und-Torschaltung 146 einen Ausgangsimpuls. Der Ausgang der Torschaltung 146 ist eine Impulskette, wobei ein Impuls in jedem Kanalzyklus während des Impulses K auftritt (und teilweise den Impuls G überlappend), wobei die Impulskette kontinuierlich ist, d.h. keinen fehlenden Impuls hat, außer wenn einer der Lichtstrahlkanäle auf ein Hindernis stößt oder außer wenn der Kanalschalter nicht funktioniert. Um das Fehlen eines Impulses G3 von der Torschaltung 146 festzustellen, sind eine Flip-Flp-Schaltung 154 und eine identische Redticlanz-Flip-Flop-Schaltung 156 vorgesehen. Diese Flip-Flop-Schaltungen sind zur Erzeugung eines hohen Ausgangs einge-

609821/0924 - 29 -

" ²⁹ " 24511OQ

richtet, wenn der positive Teil des Impulses 5 (siehe Fig. 2) zu einer Zeit erreicht wird, wenn kein G-3-Inipuls vorhanden ist. Zu diesem Zweck ist der D-Eingang beider Flip-Flop-Schaltungen 154 und 156 mit dem Ausgang der Torschaltung 146 verbunden, um die Kette Impulse G3 zu empfangen. Die C-Eingänge der Flip-Flop-Schaltungen 154 und 156 werden mit einer Kette Impulse S vom Impulsgenerator 32 versorgt, wobei die Impulse durch Invertor 158 bzw. 160 angelegt werden. Die reinen Eingänge der Flip-Flop-Schaltungen 154 und 156 sind mit Teststellen in der Verriegelung 58 verbunden, und wie noch ersichtlich sein wird, sind die Testpunkte hoch, wenn die Startschaltung ordnungsgemäß arbeitet, und folglich bewirken die reinen Eingänge kein Hochgehen der ζ)2 und <33-Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen, so lange die Startschaltung keinen Defekt hat. Für den vorliegenden Zweck können deshalb die reinen Eingänge zu den Flip-Flop-Schaltungen 154 und 156 außer Acht gelassen werden. Die §2 und 53-Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 154 und 156 sind niedrig, außer wenn ein negativer Impuls an die C-Eingänge der Flip-Flop-Schaltungen angelegt wird, ohne daß ein positiver Impuls an den D-Eingängen vorhanden ist. Wenn also der Signalimpuls G-3 vorhanden ist und den positiven Teil von S überlappt, bleiben die Ausgänge §2 und I53 niedrig. Wenn ein Signalimpuls G3 fehlt, werden die Ausgänge §2 und §3 hoch, und sie bleiben hoch, bis die Startschaltung von Hand zurückgestellt wird, was später noch zu beschreiben sein wird. Die §2- und §3-Ausgänge sind mit den Stopschaltungen 60 und 190 verbunden, was in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn die $2- und ^3-Ausgänge hochwandern, führen die Stopschaltungen D1 und D2

509821/0924 -30-

2451 Ί OU

hoch, und die Mehrfachkoppler stoppen am Kanal. Der Ausgang des Fehlimpulsdetektors 40 wird an den Eingang des Relaisantriebs 42 angelegt, der jetzt zu."beschreiben sein wird.

Der Relaisantrieb 42 und das Relais 44 sind im einzelnen in Fig. 4b gezeigt, und zwar innerhalb des gestrichelten Rechtecks, das mit 42-44 bezeichnet ist. Der Relaisteil des Kontrolluntersystems ist zur Ausübung einer Kontrolle über die Maschine eingerichtet, bei der das Eindringprüfsystem eingebaut ist. Das Relais selbst, wie es hier beschrieben wird, bildet einen Teil des Kontrolluntersystems und ist zur Steuerung einer Schaltung in der zugehörigen Maschine eingerichtet, die die Maschine zum Stillstand bringt oder sie laufen läßt, je nach dem Zustand des Relais¹. Gemäß der Darstellung in Fig. 4b weist der Relaisantrieb eine Noder-Schaltung 164 und eine identische Redundanz-Noder-Schaltung 166 auf. Ein Eingang der Noder-Schaltung 164 ist mit dem $2-Ausgang des Fehlimpulsdetektors 40 verbunden, der niedrig ist, so lange kein fehlender Impuls festgestellt wird. Der andere Eingang zur Noder-Schaltung 164 wird von der Verriegelungsschaltung 58 am Leiter 168 abgeleitet, der bei Fehlen eines Defektes niedrig ist. Wenn also kein Impuls fehlt, was durch den niedrigen Ausgang des Detektors 40 angezeigt wird, und wenn kein Defekt vorhanden ist, was durch den Verriegelungsausgang angezeigt wird, erhält die Noder-Schaltung 164 niedrige Eingänge und erzeugt einen hohen Ausgang. In gleicher Weise erhält die Redundanz-Noder-Schaltung 166 einen niedrigen Eingang von der Redundanz-Flip-Flop-Schaltung 156 des Fehlimpulsdetektors,

- 31 50982 1/0924

und sie erhält einen niedrigen Eingang vom Ausgang der Verriegelung 158 an einem Leiter 172, wenn kein Defekt vorhanden ist. Die !!oder-Schaltung 166 erzeugt entsprechend unter diesen Bedingungen ein Hoch. Der Relaisantrieb weist einen Transistorverstärker 174 auf, dessen Steuerelektrode mit dem Ausgang der Noder-Schaltung 164 über einen Widerstand 176 und durch einen Widerstand 178 und einen Kondensator 180 verbunden ist. Der Transistorverstärker steuert die Erregung eines Steuerrelais' R1. Zu diesem Zweck ist die Emissionselektrode direkt geerdet, und der Kollektor ist über die Wicklung 182 des Steuerrelais¹ mit einer Spannungsquelle verbunden . Eine schützende Diode 184 ist an die Wicklung 182 angeschlossen. Das Steuerrelais R1 weist Relaiskontakte 182 auf, was in Fig. 4a gezeigt ist. Die Noderschaltung 166 ist mit ihrem Ausgang mit dem Eingang eines Redundanz-Transistorverstärkers 174' verbunden, der die Erregung eines Redundanz-Steuerrelais' R2 steuert. Der Transistorverstärker 174' ist mit dem Verstärker 174 identisch, und entsprechende Teile haben die gleichen Bezugszahlerv an die ein Strich angefügt ist. Wenn also der Ausgang der Noder-Schaltung 166 hoch ist, leitet der Transistorverstärker 174' voll, und das Steuerrelais R2 wird erregt. Aus der vorstehenden Beschreibung wird im Zusammenhang mit dem Kontrolluntersystem ersichtlich, daß dann, wenn kein Hindernis in irgendeinem der Lichtstrahlkanäle des Lichtvorhangs auftritt, keine fehlenden Impulse in der Signalimpulskette vorhanden sind, die an den Fehlimpulsdetektor 40 angeschlossen wird, und wenn die Kanalschalter richtig funktionieren, ist der Ausgang des Fehlimpuls-

- 32 -

B09821 /0924

detektors 40 ständig niedrig. Wenn ferner keine Defekte vorhanden sind, die durch die Ausgangssignale von der Verriegelung 58 angezeigt werden, werden die Steuerrelais R1 und R2 erregt, und die Maschine läuft weiter. \Ienn jedoch entweder ein Hindernis im Weg eines der Lichtstrahlkanäle auftritt oder einer der Kanalschalter ausfällt oder ein Defekt durch die Verriegelung 58 angezeigt wird, erfolgt eine Entregung der Steuerrelais R1 und R2, und die Maschine wird zum Stillstand gebracht.

Das Selbstüberprüfungsuntersystem ist kurz im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben worden. Es folgt nun eine Betrachtung des Selbstüberprüfungsuntersystems in seinen Einzelheiten sowohl im Zusammenhang mit Fig. 3 als auch im Zusammenhang mit Fig. 4a und 4b. Es ist für die Zwecke des Selbstüberprüfungsuntersystems erwünscht, Testsignale von ausgesuchten Punkten im Kontrolluntersystem abzuleiten, so daß das Aggregat von Testsignalen anzeigt, ob irgendein Defekt in dem System aufgetreten ist. Zu diesem Zweck ist der Sendetestmehrfachkoppler 52 vorgesehen, und mit seinem Kanalanrufeingang ist er mit der Uhr 30 über einen Stopschalter 190 mit dem D2-Zeitgabesignalausgang verbunden. Wie erinnerlich, ist das Zeitgabesignal D2 identisch mit dem Zeitgabesignal D1, und damit wird der Test-Mehrfachkoppler 52 synchron mit dem Kanalmehrfachkoppler 26 betätigt. Die Kanalausgänge a, b, c usw. des Kanalmehrfachkopplers 26 sind jeweils mit den Kanaleingängen a¹, b¹, c' usw. des Testmehrfachkopplers 52 verbunden. Entsprechend erhält der Ausgang 192 des Testmehr-

- 33 509821/0 9 24

24511OQ

fachkopplers 52 eine Kette Impulse E, die, wie vorstehend erwähnt, durch den Kanalmehrfachkoppler 26 vom Impulsgenerator kommt. Die Impulse E sind die Treiberimpulse für die lichtaussendenden Dioden, wie bereits erwähnt. Der Ausgang 192 des Testmehrfachkopplers erzeugt damit eine Kette Impulse MD, die gemäß der Darstellung als MD im Zeitgabediagramm in Fig. 2 invertiert, mit der Kette der Impulse 1 zusammenfällt, abgesehen von der innenwohnenden Verzögerung der Schaltung. Das Testsignal MD wird vom Ausgang 192 des Testmehrfachkopplers über einen Leiter 194 an einer Flip-Flop-Schaltung 196 aigelegt, die MD erzeugt, und dieses Signal wiederum wird an den Eingang des Hauptprüfers 50 angelegt. Entsprechend ist gemäß der Darstellung in Fig. 3 der Empfängertestmehrfachkoppler 54 zum Zwecke der Entwicklung eines Testsignals für die Verwendung in dem Selbstüberprüfungsuntersystem vorgesehen. Der Testmehrfachkoppler 54 ist mit seinem Kanalanrufeingang 198 mit der Uhr 30 verbunden, um das D2-Zeitgabesignal durch die Stopschaltung 190 zu erhalten. Entsprechend wird der Testmehrfachkoppler 54 synchron zum Testmehrfachkoppler 52 betrieben, und außerdem synchron zu den Kanalmehrfachkopplern 28 und 26. Die Kanalausgänge a, b, c usw. des Kanalmehrfachkopplers 28 sind mit den Kanaleingängen a', b', c¹ usw. des Testmehrfachkopplers 54 verbunden. Der Ausgang 20 des Testmehrfachkopplers 54 ist entsprechend mit einer Kette Impulse MD versehen, die durch die Kette Impulse G erzeugt wird, welche· vom Impulsgenerator 32 durch den Kanalmehrfachkoppler gesendet werden. Gemäß der Darstellung in dem in Fig. 2 gezeig-

- 34 - '

509821/0924

ten Zeitgabediagramm liegen die Impulse MD synchron zu den Impulsen G und fallen mit ihnen zusammen, abgesehen von der innewohnenden Zeitverzögerung der Schaltung. Das Testsignal MD wird durch eine Flip-Flop-Schaltung 202 geleitet, um das Signal zu invertieren und damit das Testsignal MD an den Eingang des Hauptprüfers 50 anzulegen. Ferner wird gemäß der Darstellung in Fig. 3 der Treiberimpuls E vom Impulsgenerator 32 durch einen Leiter 204 als ein Testsignal an den Hauptprüfer 50 angelegt. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 werden außerdem drei Testsignale G3, K und Q (P1) vom Fehlimpulsdetektor 40 abgeleitet und über Leiter 206, 208 bzw. 210 an den Eingang des Hauptprüfers 50 angelegt.

Das Selbstüberprüfungsuntersystem mit den Flip-Flop-Schaltungen 196 und 202, dem Hauptprüfer 50, dem Fehlimpulsdetektor 56 und der Verriegelung 58 ist im einzelnen inFig. 4b gezeigt. Die Flip-Flop-Stufe 196 weist eine Flip-Flop-Schaltung 214 und eine Redundanz-Flip-Flop-Schaltung 216 auf, und diese sind zum Invertieren des Testsignals HD eingerichtet, das an den Hauptprüfer 50 angelegt wird. Der Vorgabeeingang der Flip-Flop-Schaltungen 214 und 216 ist über einen Leiter 218 mit dem Impulsgenerator verbunden, um die Kette Impulse P zu erhalten, die unmittelbar nach dem Treiberimpuls E für die lichtaussendenden Dioden auftritt. Während jedes Kanalzyklus und in Vorbereitung auf den nächstfolgenden Kanalzyklus werden die Flip-Flop-Schaltungen 214 und 216 also vorgestellt, so daß deren Q-Ausgang niedrig ist. Die D-Eingänge der Flip-Flop-Schaltungen 214 und

- 35 509821/0924

" ³⁵ " 2451 1 OQ

216 sind über einen Leiter 220 geerdet, und die C-Eingänge der Flip-Flop-Schaltungen erhalten das MD-Testsignal vom Ausgang 192 des Testmehrfachk-opplers 52. In dieser Anordnung/erzeugen die Q-Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 214 und 216 das Umgekehrte der C-Eingänge. EntsprechendAst im Zusammenhang mit Fig. zu sehen, daß das MD-Testsignal bei richtigem Betrieb niedrig ist, bis der Treiberimpuls E auftritt, und dann wird das Testsignal MD hoch. Entsprechend ist mit seiner zusammenfallenden Periode mit dem Ε-Signal die Umkehrung des Impulees MD niedrig, d.h., der Testimpuls MD ist während der Zert/tLedrig, während der er mit dem E-Impuls zusammenfällt.

Die Flip-Flop-Stufe 202 weist eine Flip-Flop-Schaltung 222 und eine Redundanz-Flip-Flop-Schaltung 224 auf. Diese Flip-Fiop-Schaltungen arbeiten in der gleichen Weise, wie das gerade im Zusammenhang mit den Flip-Flop-Schaltungen 214 und 216 beschrieben worden ist, und deshalb wird die Beschreibung nicht wiederholt. Die C-Eingänge zu den Flip-Flop-Schaltungen 222 und 224 erhalten das Testsignal MD vom Testmehrfachkoppler 54. Wenn ein Defekt nicht vorhanden ist, sind entsprechend die Q-Ausgänge von den Flip-Flop-Schaltungen 222 und 224 während der Periode niedrig, während der der Ausgang mit dem Treiberimpuls S zusammenfällt. Die Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 214 und an den Leitern 226 und 228 entsprechend MD und sind bei Nichtvorhandensein eines Defektes niedrig. Entsprechend stellen die

- 36 509821/0924

Ausgänge der Flip-Flop-Schaltungen 222 und 224 an den Leitern 230 und 232 das Testsignal MD dar, und sind niedrig,wenn kein Defekt vorhanden ist.Diese Ausgänge werden an den Eingang des Hauptprüfers 50 zusammen mit den anderen Testsignalen angelegt.

Der Hauptprüfer 50 besteht aus einer Kombination aus Noder-Schaltungen und einer Nunt-Schaltung, die in einer solchen Art und Weise zusammenwirken, daß dann, wenn alle Testsignale, die an den Hauptprüfer angelegt werden, niedrig sind, der einzige Ausgang des Hauptprüfers ebenfalls niedrig ist. Die von den Punkten im Kontrolluntersystem aufgesuchten Testsignale als. eine Anzeige eines Defektes sind entweder niedrig, wenn kein Defekt vorhanden ist, und zwar während des Zusammenfaliens mit dem Treiberimpuls E, ader, wie im Falle von Testsignalen MD und MD, das Signal wird vor der Anlage an den Hauptprüfer 50 invertiert, wenn die Signale immer niedrg sind (ein Defekt oder nicht) und zwar während des Zusammenfaliens mit dem Treiberimpuls 35. Im Hauptprüfer wird der Treiberimpuls 1 in der Art eines Auswertungssignals verwendet, so daß die Irüfung auf einen Defekt während des Impulses S in Jedem Kanalzjfclus vorgenommen wird. Die Testimpulse MD werden im Hauptprüfer an die Eingänge 226 und 228 einer Noder-Schaltung 234 angelegt, und das Testsignal MD wird an die Eingänge der Noder-Schaltung 234 durch Leiter 230 und 232 angelegt. Die gleichen Eingangssignale werden an die Redundanz-Noder-Schaltung 236 angelegt. Wenn alle Eingänge dieser Noder-Schaltungen entsprechend niedrig sind, sind die Ausgänge

-37-5098 21/0924

24511OQ

niedrig. Die Ausgänge der Foder-Schaltungen 234 und 236 werden an Eingänge der Nunt-Schaltung 238 angelegt. Der Testimpuls 1, der als eine Auswertung für- den Hauptprüfer dient, wird an einen Eingang einer Noder-Schaltung 240 angelegt, und die Testsignale KJ und G3 vom Fehlimpulsdetektor 40 werden an getrennte Eingänge der Noder-Schaltung 240 angelegt. Wie aus dem Zeitgabediagramm aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die Testsignale K, J und G3 alle normalerweise niedrig, d.h. bei Fehlen eines Defektes während des Auftretens des Auswertungs- oder Testimpulses S. Die gleichen Eingänge, wie sie an die Noder-Schaltung 240 angelegt werden, werden auch an die Redundanz-Noder-Schaltung 242 angelegt. Wenn alle Eingänge niedrig sind, erzeugen die Noder-Schaltungen 240 und 242 einen niedrigen Ausgang, und wenn irgendeiner der Eingänge hoch ist, sind die Ausgänge hoch. Die Ausgänge der Noderschaltungen 242 und 240 werden an getrennte Eingänge der Nunt-Schaltung 238 angelegt, und dadurch entsteht ein hoher Ausgang während jedes der !-Impulse, vorausgesetzt, daß alle Eingänge niedrig sind. So lange kein Defekt vorhanden ist, handelt es sich folglich bei dem Ausgang der Nunt-Schaltung 238 und folglich des Hauptprüfers 50 um eine Kette positiver Impulse. Wenn jedoch ein Defekt auftritt und während des Auftretens des Impulses S bestehen bleibt, hört die Kette von Ausgangsimpulsen vom Hauptprüfer 50 auf. Der Ausgang vom Hauptprüfer 50 wird an den Eingang des Fehlimpulsdetektors 56 angelegt.

Der Fehlimpulsdetektor 56 ist zum Feststellen des Fehlens eines Impulses im Ausgang des Hauptprüfers 50 eingerichtet. - 38 -

609821/0924

2A51100

Das wird durch einen wieder triggerfähigen monostabilen Multivibrator 250 erreicht. Der Multivibrator 250 ist mit seinem Α-Eingang mit dem Ausgang des Hauptprüfers 50 verbunden, und er ist mit seinem reinen Eingang über einen Leiter 252 mit dem Ausgang der Relaisteststufe 59 verbunden. Dieser Ausgang ist normal bei Fehlen eines Defekts des Relais¹, und damit beeinflußt er den Q-Ausgang des Multivibrators 250 nicht. Der Multivibrator 250 arbeitet bei Erhalt eines Hochsignals an seinem A-Eingang, um einen niedrigen Ausgang zu erzeugen, so lange der hohe Eingang vorhanden ist, und dann um ein bestimmtes Zeitintervall nach Ende des hohen Eingangs. Dieses bestimmte Zeitintervall ist größer als das normale Intervall zwischen Ausgangsimpulsen vom Hauptprüfer 50. So lange kein fehlender Impuls in der Kette von Impulsen vom Hauptprüfer 50 vorhanden ist, ist folglich der Q-Ausgang des Multivibrators 250 niedrg. Wenn jedoch ein fehlender Impuls vorhanden ist, geht der Ausgang des Multivibrators 250 hoch und bleibt dort, bis er zurückgestellt wird. Ein wieder triggerfähiger multistabiler Redundanz-Multivibrator 252 ist ebenfalls im Fehlimpulsdetektor 56 vorgesehen und wird mit dem gleichen Eingang versehen und arbeitet in der gleichen Weise wie der Multivibrator 250.

Das Selbstüberprüfungsuntersystem weist ferner eine Verriegelung 58 auf, die im einzelnen in Fig. 4b gezeigt ist. Der Augang des Fehlimpulsdetektors 56 wird an den Eingang der Verriegelung 58 angelegt; insbesondere wird der Ausgang des Multivibrators

- 39 509821/0924

250 an einen Eingang einer Nunt-Schaltung 260 angelegt. Der andere Eingang der Nunt-Schaltung 260 wird mit dem Ausgang 262 der Startschaltung 264 verbunden. Der Ausgang der Startschaltung ist während des Betriebs normalerweise hoch und bleibt hoch, außer wenn in der Startschaltung ein Defekt vorhanden ist. Entsprechend erhält die Nunt-Schaltung 260 einen niedrigen Eingang vom Multivibrator 250 und erhält einen hohen Eingang von dem Ausgang 262 der Startschaltung unter normalen Betriebsbedingungen. Entsprechend erzeugt die Nunt-Schaltung 260 einen hohen Ausgang, der an den Vorgabeeingang einer Flip-Flop-Schaltung 266 angelegt wird. Der reine Eingang der Flip-Flop-Schaltung 266 wird mit dem Ausgang der Startschaltung verbunden und ist damit bei normalen Zuständen hoch. Mit diesen Eingängen zur Flip-Flop-Schaltung 266 ist der Q-Ausgang niedrig , und dieser Ausgang wird durch einen Leiter 172 an einen Eingang der Noder-Schaltung 164 in der Relaistreibschaltung 42 angelegt. Wie vorstehend beschrieben, erlaubt dieser Eingang zurHelaistreibschaltung 42 von der Verriegelung 58 ein Erregenbleiben des Relais' R1. Wenn der Fehlimpulsdetektor 56 jedoch einen hohen Ausgang erzeugt, was geschieht, wenn ein fehlender Impuls einen Defekt anzeigt, erzeugt die Flip-Flop-Schaltung 266 einen hohen Ausgang, der bewirkt, daß die Noder-Schaltung 164 niedrig geht und das Relais R1 wird entregt, um die Maschine anzuhalten. Die Verriegelung 58 weist eine Redundanz-Noder-Schaltung 260' und eine Redundanz-Flip-Flop-Schaltung 266' auf, die mit der Noder-Schaltung 260

- 40 -

509821/092A

245110Q

bzw. der Flip-Flop-Schaltung 266 identisch sind. Der Ausgang der Redundanz-Flip-Flop-Schaltung 266' wird, wie vorstehend beschrieben, durch den Leiter 168 an einen Eingang der Noder-Schaltung 166 in der Relaistreibschaltung 42 angelegt. Die ' Arbeitsweise der Redundanz-Schaltungen 260', 266* und 266 ist die gleiche, wie das im Zusammenhang mit den Schaltungen 260, 266 und 164 beschrieben worden ist.

Die Startschaltung 264 weist eine Schmitt-Triggerschaltung auf, an deren Eingang eine Signalspannung über einen Widerstand 282 durch einen Kondensator 284 angelegt wird. Die Eingangsspannung wird an den Eingang 286 nur dann angelegt, wenn die Maschine durch den Startschalter eingeschaltet wird. Der Ausgang der Schmitt-Trigger-Schaltung 280 wird durch einen Invertor 288 an den Ausgang 262 angelegt, ferner auch durch einen Redundanz-Invertor 290 an den Ausgang 262'. Wenn das Stromnetz zum ersten Mal am Eingang 286 der Schmitt-Triggerschaltung eingeschaltet wird, ist deren Ausgang zunächst hoch, und nach dem Schalten des Triggers wird deren Ausgang niedrig. Die Invertor-Ausgänge 262 und 262· sind entsprechend zunächst niedrig und werden dann für einen stabilen Zustandsbetrieb auf Hoch geschaltet. Die Arbeitsweise der Startschaltung 260 wird also zum Rückstellen der Verriegelung 58 verwendet, so daß deren Ausgang niedrig ist. Die Startschaltung 284 oder eine entsprechende Anordnung kann außerdem verwendet werden, um alle Zähler zurückzustellen, die den Mehrfachkopplern zugeordnet sind, und zwar auf Null, um damit die Mehrfachkoppler am ersten

- 41 609821/0924

Kanal starten zu lassen. Um die Startschaltung auf Punktionsfähigkeit zu überprüfen, wird der Ausgang des Wandlers 288 durch einen Leiter 292 an den reinen Eingang des Multivibrators 154 angelegt, und entsprechend wird der Ausgang des Invertors 290 durch einen Leiter 294 an den reinen Eingang des Redundanz-Multivibrators 156 angelegt. Wenn während des Betriebs der Ausgang der Startschaltung 264 niedrig ist, wird er hochgestellt, um damit einen Defekt oder ein Fehlsignal anzuzeigen, und entsprechend werden die Steuerrelais entregt und die Maschine wird zum Stehen gebracht.

Das Selbstprüfuntersystem weist ferner eine Relaisteststufe 59 auf, die im einzelnen in Fig. 4a gezeigt ist. Die Relaisteststufe ist so eingerichtet, daß sie bestimmt, ob die Relaiskontakte 182 des Relais¹ 1 und die Relaiskontakte 184 des Redundanz-Relais' 2 in den gleichen oder in entsprechenden Positionen liegen. Zu diesem Zweck ist eine Spannungsquelle über ein Widerstand 296 mit dem Festkontakt 302 des Relais' 1 und dem Festkontakt 304 des Relais· 2 verbunden. Der andere Festkontakt des Relais' 1 ist durch ein Rotsignallicht geerdet, und er ist außerdem über eine Diode 308 und einen Widerstand 31£> mit dem Eingangsnetzwerk 312 eines Komparators 314 und eines Redundanz-Komparators 314' verbunden. Entsprechend ist der andere Festkontakt 316 durch ein Grünsignallicht 318 mit Erde verbunden, ferner über eine Diode 320 und den Widerstand 310 mit dem Spannungsteilungsnetzwerk 312. Der Ausgang des Spannungstei-

- 42 509821/0924

lungsnetzwerkes 312 wird an einen invertierenden Eingang des !Comparators 314 und an den invertierenden Eingang des Redundanz-Komparators 314' angelegt. Die anderen Eingänge des !Comparators werden mit einer Bezugsspannungsquelle 222 verbunden. Wenn die Relaiskontakte 182 und 184 sich in entsprechenden Positionen befinden, d.h. an den Festkontakten 302 bzw. 316 angreifen, (Relais erregt und Maschine läuft), wird das grüne Licht 318 eingeschaltet, und eine hohe bzw. positive Spannung wird durch die Spannungsteiler 312 erzeugt. Entsprechend werden die invertierenden Eingänge der Komparatoren niedrig, und ein nMriger Ausgang wird durch die Komparatoren 314 und 314' erzeugt. Der Ausgang des !Comparators 314 geht durch einen Invertor 322 durch einen Leiter 324 zum reinen Eingang des Multivibrators 250. Entsprechend wird der Ausgang des !Comparators 314' durch einen Invertor 322' und einen Leiter 324' an den reinen Eingang des Multivibrators 252 angelegt. Eine hohe Spannung zum reinen Eingang des Multivibrators 250 beeinflußt dessen Ausgang nicht. Eine niedrige Spannung zum reinen Eingang stellt den ^-Ausgang des Multivibrators jedoch auf Hoch. Daghat den Effekt eines fehlenden Impulses, und der Ausgang der Verriegelung wird auf Hoch gestellt, und die Relais werden entregt, und die Maschine bleibt stehen. Beim Betrieb der Relaisteststufe 59 wird dann, wenn die Relaiskontakte 182 und 184 sich beide in der dargestellten Position befinden oder sich beide in der gegenüberliegenden Position befinden, das entsprechende rote oder grüne Signallicht eingeschaltet, und der Ausgang der Relaisteststufe

- 43 509821/0924

wird hoch sein. Entsprechend ist kein Effekt auf den Betrieb der Steuerrelais und die Maschine vorhanden. Wenn jedoch der eine oder der andere der Relaiskontakte 184 oder 182 sich in der gegenüberliegenden Position zu der dargestellten "befindet, ist der Ausgang der Relaisteststufe 59 niedrig, und die Multivibratoren 250 und 252 werden hochgestellt, und die Verriegelung 58 bewirkt ein Entregen der Relais und ein Anhalten der Maschine.

Die Arbeitsweise den Anwesenheitsprüfsystems kann wie folgt zusammengefaßt werden. Das Kontrollsystem mit den Kanalmehrfachkopplern 26 und 28 bewirkt unter der Kontrolle der Uhr 30 und des Impulsgenerators 32 ein Erregen der lichtaussendenden Dioden 20a, 20b usw. in einer Folge jeweils einzeln. Der Lichtstrahl von der Diode trifft auf die entsprechenden Fototransistoren 22a, 22b usw. auf, vorausgesetzt, daß kein Hindernis im Lichtstrahlweg vorhanden ist. Der vom Fototransistor erzeugte Signalimpuls wird durch den Vorverstärker 72 und den Rückkopplungsverstärker 48 zu den Impulsdetektormitteln 34 geleitet. Vor dem Auftreten des Treiberimpulses für die lichtaussendenden Dioden wird der Rückkopplungsschalter 50 geschlossen, und der Vorspannungswert des Fototransistors wird eingestellt, um einen Ausgleich der Veränderungen im Umgebungslicht und in der Umgebungstemperatur zu schaffen. Die Signalimpulse werden durch die Wandler 36 und 38 und den Fehlimpulsdetektor 40 verarbeitet, der durch den Relaisantrieb 42 das .

- 44 6 09821/0 92 4

Relais 44 bei Fehlen eines Impulses in der Signalimpulskette entregt, wie das durch ein Hindernis in einem der Lichtstrahlkanäle "bewirkt wird.

Das Selbstuberprüfungsuntersystem arbeitet mit Testsignalen, die von ausgesuchten Punkten im Kontrolluntersystem abgeleitet werden, und es bewirkt ein Stehenbleiben der Maschine im Falle eines Defektes. Die Testmehrfachkoppler 52 und 54 erzeugen Testsignale, die im niedrigen Zustand anzeigen, daß jeder Mehrfachkoppler ordnungsgemäß mit jedem anderen Mehrfachkoppler synchronisiert ist. Die Signale MD und MD werden an den Hauptprüfer 50 angelegt. Ein Testsignal K, das die FunktionsfähigT keit des Kanalschalters anzeigt, wird vom Fehlimpulsdetektor 40 abgeleitet und an den Hauptprüfer 50 angelegt. Ferner wird ein Testsignal Q (P1), das das Entstehen des richtigen lichtsignalimpulses anzeigt, vom Fehlimpulsdetektor 40 abgeleitet und an den Hauptprüfer 50 angelegt. Darüber hinaus wird das Testsignal G3, das einem richtigen Ausgang vom Fehlimpulsdetektor anzeigt, vom Fehlimpulsdetektor 40 an den Hauptprüfer 50 angelegt. Darüber hinaus wird das Treiberimpulssignal 1, das zum Einschalten der lichtaussendenden Diode verwendet wird, als ein Testsignal im Hauptprüfer verwendet, und es kann als eine Auswertung für dessen Funktion betrachtet werden. Wenn alle Testsignale während des Auftretens des Impulses S niedrig sind, ist der Ausgang des Hauptprüfers niedrig, und das zeigt

- 45 609821/0924

einen ordnungsgemäßen Betrieb des Kontrollsystems an. ^enn jedoch irgendeines der Testsignale während des Auftretens des Impulses E hoch ist, wird der Ausgang des Hauptprüfers hochgestellt, und der Fehlimpulsdetektor 56 stellt die Verriegelung 58 ein, die ihrerseits die Relais entregt und die Maschine abschaltet. Wenn die Verriegelung gestellt wird, kann das Anwesenheitsprüfsystem nicht wieder in Betrieb gesetzt werden, bi-s der Defekt beseitigt worden ist.

- 46 609821/0924

Claims (3)

- 46 Patentansprüche

1.) Anwesenheitsprüfsystem, gekennzeichnet durch mehrere Sätze einer Lichtquelle und eines Fotodetektors, wobei die Quelle und der Fotodetektor jedes Satzes einen Kanal bilden und so angeordnet sind, daß Licht von der Quelle auf den Fotodetektor bei Fehlen eines Hindernisses im Kanal fällt, Impulserzeugungsmittel zum Einschalten der Lichtquellen, Sendekanalmehrfachkopplungsmittel mit einem Eingang, der mit den Impulserzeugungsmitteln verbunden ist und mehrere Kanalausgänge hat, die jeweils mit einer anderen der Lichtquellen verbunden sind, wobei Kanalschaltmittel mit einem Kanalanrufeingang vorgesehen sind, eine mit dem Kanalanrufeingang verbundene Uhr zur Verbindung der Lichtquellen in einer Folge mit den Impulserzeugungsmitteln, Impulsdetektormittel mit einem Eingang zur Verbindung mit einem der Fotodetektoren, Empfängerkanalmehrfachkopplungsmittel mit mehreren Kanaleingangen, die jeweils einem anderen der Fotodetektoren entsprechen und Kanalschaltmittel mit einem Kanalanrufeingang haben, wobei die Uhr mit dem Kanalanrufeingang verbunden ist, derart, daß die Fotodetektoren in einer Folge mit dem Eingang der Impulsdetektormittel verbunden werden, derart, daß die Mehrfachkopplungsmittel synchron von der Uhr geschaltet werden und die Kanäle in einer Folge aktiviert werden, wobei die Impulserzeugungsmittel mit der Uhr synchronisiert sind, derart, daß ein Impuls während

- 47 509821 / 0 9 2A

des Aktivierungsintervalls jedes Kanals zur Sendung eines Lichtimpulses von der Lichtquelle zum Fotodetektor desselben Satzes erzeugt wird, derart, daß die Impulsdetektormittel an ihrem Eingang eine Kette von Impulsen erhalten, zu denen ein Impuls gehört, der jedem der aktivierten Kanäle bei Fehlen eines Hindernisses in irgendeinem der aktivierten Kanäle entspricht, wobei die Impulsdetektormittel Detektormittel aufweisen, die auf einen fehlenden Impuls in der Kette von Impulsen ansprechen.

2. Anwesenheitsprüfsystem in fotoelektrischer Ausführung, g ekenn zeichnet durch eine Lichtquelle, Mittel zum Wiederholten Einschalten der Lichtquelle in im Abstand liegenden Zeitintervallen, einen Fotodetektor, der zum Empfangen von L₁- chtimpulsen von der Quelle angeordnet ist, und Vorspannmittel zur Änderung des elektrischen Ausgangs aufweist, der durch einen gegebenen Lichtimpuls erzeugt wird, einen Rückkopplungsverstärker, dessen Eingang mit dem Ausgang des Fotodetektors verbunden ist und dessen Ausgang mit den Vorspannmitteln verbunden ist, wobei der Verstärker zur Erzeugung eines solchen Ausgangs eingerichtet ist, daß sein Eingang gleich einem Sollwert ist, wenn sein Ausgang mit den Vorspannmitteln verbunden ist, und in den Ausgang des Verstärkers eingeschaltete Schaltmittel zur Verbindung desselben mit den Vorspannmitteln zwischen den

- 48 509821/0 9 24

Zeitintervallen, zu denen die Quelle eingeschaltet ist, und zur Trennung desselben von den Vorspannmitteln während der Zeitintervalle, während der die Quelle eingeschaltet ist, derart, daß der Fotodetektor gegen Änderungen in den Umgebungsbedingungen kompensiert ist.

3. Anwesenheitsprüfsystem in fotoelektrischer Ausführung, gekennzeichnet d urch mehrere Lichtquellen und mehrere Fotodetektoren in einer Satzanordnung, wobei eine Quelle und ein Fotodetektor in jedem Satz vorhanden sind, einen Impulsgenerator zur Einschaltung der Lichtquellen, erste Mehrfachkopplungsmittel, die zwischen den Impulsgenerator und die Lichtquellen geschaltet sind, Impulsdetektormittel, zweite Mehrfachkopplungsmittel, die zwischen die Fotodetektoren und die Impulsdetektormittel geschaltet sind, wobei die Mehrfachkopplungsmittel so synchronisiert sind, daß die Lichtquellen durch den Impulsgenerator in einer Folge eingeschaltet werden und die Impulsdetektormittel eine Kette von Impulsen in einer Folge von den Fotodetektoren erhalten, wobei die Impulsdetektormittel zum Feststellen des Fehlens eines Impulses in der Impulskette als eine Anzeige der Unterbrechung des Lichtes von einer der Lichtquellen eingerichtet sind, Ausschaltmittel, die mit dem Ausgang der Detektormittel verbunden sind, Selbstüberprüfungsmittel mit einem Binärkomparator, der zum Vergleichen des binären Zustandes mehrerer binärer Signale

- 49 509821/0924

eingerichtet ist, mehrere ausgesuchte Testpunkte mit Testpunkten in den Impulsdetektormitteln, wobei der Impulsgenerator und die Mehrfachkopplungsmittel mit dem Eingang des !Comparators verbunden sind, wobei die Ausschaltmittel mit dem Ausgang des !Comparators verbunden sind.

509821 /0924