Die Erfindung bezieht sich auf eine optoelektrische Einrichtung, umfassend einen Lichtsender und einen Lichtempfänger, der einen Lichtsensor zum Erzeugen eines elektrischen Signals und einen elektronischen Kreis zum Auswerten dieses Signals aufweist.
Die Hauptpatente Nr. 559 364 und 555 289 beziehen sich auf optoelektrische Einrichtungen dieser Art, die mit reflektiertem bzw. direkt vom Sender zum Empfänger transmittiertem Licht arbeiten und deren wesentliches Merkmal darin besteht, dass der Sender zwei gepulste Lichtströme erzeugt, die von einem Lichtsensor aufgenommen werden, und der Auswertekreis auf Unterschiede der Intensität der gepulsten Lichtströme anspricht.
Insbesondere bezieht sich das zweitgenannte Hauptpatent auf eine optoelektrische Vorrichtung zum Überwachen fadenförmiger Gebilde, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie eine Lichtsendeeinrichtung mit zwei trägheitslos anregbaren gerichteten Lichtquellen und mit einem Pulsgenerator, der die Lichtquellen abwechselnd in aufeinanderfolgenden Zeitintervallen anregt, und eine Lichtempfangsvorrichtung aufweist, die einen Lichtsensor zum Aufnehmen von den Lichtquellen ausgehender Lichtströme und einen an den Lichtsensor angeschlossenen elektronischen Kreis zur Auswertung der Wechselstromkomponente des vom Lichtsensor erzeugten elektrischen Signals umfasst. Weiter betrifft dieses Hauptpatent die Verwendung der genannten Vorrichtung zum Überwachen von Fäden an Textilmaschinen.
Die vorliegende Erfindung betrifft nun eine Weiterentwicklung der Gegenstände der genannten Hauptpatente und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender Mittel zum Erzeugen mindestens zweier gepulster Lichtströme, deren Lichtimpulse abwechselnd aufeinanderfolgen, der Lichtsensor mindestens einen optoelektrischen Wandler zum Aufnehmen der Lichtströme und der Auswertekreis Mittel zum Trennen der von den einzelnen Lichtströmen herrührenden Komponenten des elektrischen Signals aufweist.
Weiter betrifft die Erfindung die Verwendung der gekennzeichneten Einrichtung zum Bestimmen von Intensitätsänderungen mindestens eines der gepulsten Lichtströme durch ein in diesen eingebrachtes Objekt, wobei ein weiterer gepulster Lichtstrom nicht von diesem Objekt beeinflusst wird und zur Erzeugung eines Referenzsignals oder Steuersignals im Auswertekreis dient.
Die erfindungsgemässe Einrichtung lässt sich so ausgestalten, dass sie für Messungen im reflektierten Licht oder im transmittierten Licht eingesetzt werden kann.
Der Lichtsensor braucht nicht notwendig einen einzigen optoelektrischen Wandler zu enthalten, jedoch wird vorzugsweise nur ein solcher Wandler vorgesehen. Mehrere parallel oder hintereinandergeschaltete Wandler können verwendet werden, jedoch sollten diese hinsichtlich ihrer Empfindlichkeit, Temperaturabhängigkeit und ihres Alterungsverhaltens möglichst weitgehend übereinstimmen. Der Lichtsensor liefert eine einzige Serie von elektrischen Impulsen, die mit Abständen aufeinanderfolgen. Durch die Erfindung wird, wie im folgenden noch gezeigt werden soll, eine getrennte Verarbeitung der von der einen bzw. anderen Lichtquelle verursachten elektrischen Impulse und damit eine äusserst vielseitige Verwendung der erfindungsgemässen optoelektrischen Einrichtung möglich.
Wie im zweitgenannten Hauptpatent beschrieben ist, gehört zu der einen Lichtquelle ein Fadenmessfeld und zu der anderen Lichtquelle ein Kompensationsfeld. Das Fadenmessfeld dient zur Erzeugung eines Fadensignals; das Kompensationsfeld liefert ein Kompensationssignal, das beispielsweise dazu verwertet werden kann, das bei Abwesenheit eines Fadens im Fadenmessfeld erzeugte Ausgangssignal der Lichtempfangsvorrichtung auf Null zu kompensieren; ausserdem werden dabei Änderungen der Empfindlichkeit des Lichtsensors und der Lichtausbeuten der Lichtquellen mindestens teilweise kompensiert.
Durch die Trennung der elektrischen Signale im Auswertekreis gemäss der vorliegenden Erfindung wird es möglich, beispielsweise durch Regelung der Verstärkung der Empfangsvorrichtung, durch das eine Signal das Messergebnis unabhängig zu machen von Änderungen der Empfindlichkeit des Lichsensors, die infolge schwankender Temperaturen oder Alterung auftreten können; auch kann der Einfluss einer Verstaubung und Verschmutzung des optischen Systems durch geeignete Massnahmen wenigstens teilweise kompensiert werden.
Es versteht sich, dass zudem ebenso wie beim zweitgenannten Hauptpatent eine absolute Bestimmung des Durchmessers eines Garns und eine Ausschaltung der Wirkung von Fremdlicht auf die Messung erzielt werden kann. Ausserdem kann in gewissen Grenzen die nachteilige Auswirkung des Rauschens der Lichtempfangsvorrichtung vermindert werden.
In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Verfahren zur Trennung und Verarbeitung der von den einzelnen Lichtquellen stammenden elektrischen Signale erläutert.
Bei einem dieser Verfahren wird das eine Signal nach dem Trennen zum Regeln der Verstärkung im Signalkanal vor der Trennung verwertet; das eine Signal dient dabei als Steueroder Regelsignal. Bei einem zweiten Verfahren werden zwei Signale, die nach dem Trennen gebildet werden, miteinander verknüpft, zum Beispiel analog durch Produkt- oder Quotientenbildung, oder auch logisch miteinander kombiniert.
Das Trennen kann sich aber auch auf die Abtrennung nur einer Komponente des elektrischen Signals, das der Lichtsensor liefert, beschränken; das heisst, es kann aus dem elektrischen Summensignal, das die aus allen Lichtströmen stammenden Komponenten enthält, nur die einem der Lichtströme zugeordnete Komponente abgezweigt werden, während das Summensignal als solches weiterverarbeitet wird. Das derart abgetrennte Signal kann dann in ähnlicher Weise, wie dies in den folgenden Ausführungsbeispielen erläutert werden wird, zu einem Regel- oder Steuersignal oder einem Referenzsignal verarbeitet werden, das zur Einwirkung auf das Summensignal oder auf ein aus dem Summensignal abgeleitetes Signal gebracht werden kann, oder welches zusammen mit dem Summensignal einem weiteren Verarbeitungsprozess zugeführt wird.
Im folgenden werden Ausführungsformen der erfindungsgemässen optoelektrischen Einrichtung und deren Arbeitsweise anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer und vereinfachter Darstellung eine erste Ausführungsform, die beispielsweise als Fadenmessvorrichtung für einen elektronischen Fadenreiniger verwendet werden kann,
Fig. 2 Diagramme mit den in der Messvorrichtung der Fig. 1 erzeugten Impulsserien,
Fig. 3 in vereinfachter Darstellung die Ausbildung eines Messkopfes mit einem optischen System, der beispielsweise als Fadenmessvorrichtung oder für photometrische Zwecke verwendet werden kann,
Fig. 4 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform des elektronischen Auswertekreises,
Fig. 5 eine besondere Anordnung der Teile eines optischen Systems, das für Reflexionsmessungen angepasst ist,
Fig. 6 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung mit zwei Signalkanälen und einem Regelkanal, und
Fig. 7 ein Schaltbild eines Schwellwertkreises aus Fig. 6.
Die in Fig. 1 dargestellte Messvorrichtung umfasst einen Lichtsender (Teile 1, 2, 3, 19, 20) und einen Lichtempfänger (Teile 4, 5). Das optische System umfasst die Teile 1, 2, 4 und 6 und ist in einer speziellen Ausführungsform in Fig. 3 dargestellt.
Zum Lichtsender gehören eine erste Lichtquelle 1, eine zweite Lichtquelle 2, ein als astabiler Multivibrator ausgebildeter Pulsgenerator 3 mit zwei phasenverschobenen Ausgängen, zwei an diese Ausgänge angeschlossene Rechteckimpulsgeber, zum Beispiel monostabile Multivibratoren 19, 20, und eine der Lichtquelle 2 zugeordnete verstellbare Blende 6.
Das optische System umfasst als wesentliche Teile die genannten Lichtquellen 1 und 2, die als Leuchtdioden ausgebildet und an die monostabilen Multivibratoren 19 bzw. 20 angeschlossen sind, die Blende 6 und einen Lichtsensor 4, beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor. Ein Objekt, beispielsweise ein Faden F, der im Umriss seines Querschnitts dargestellt ist, befindet sich zwischen der Lichtquelle 1 und dem Lichtsensor 4. Die von den Lichtquellen 1, 2 erzeugten, vom Lichtsensor 4 aufgenommenen gepulsten Lichtströme sind mit F1 und F2 bezeichnet und schematisch durch einfache Strahlen dargestellt.
Der Lichtempfänger umfasst den Lichtsensor 4 und einen an diesen angeschlossenen elektronischen Auswertekreis 5.
Dieser enthält als Eingangsstufe einen regelbaren Verstärker 22 mit einem Signaleingang und einem durch einen kleinen Kreis markierten Steuereingang, sowie zwei parallel zueinander an den Verstärker 22 angeschlossene Trennstufen 23 und 24. Die zweite Trennstufe 24 ist Teil eines mit dem Verstärker 22 zusammenwirkenden Regelkreises 24, 25, 26. Die erste Trennstufe 23 und der Regelkreis verarbeiten die vom Verstärker 22 gelieferten elektrischen Signale P, P', die den gepulsten Lichtströmen F1 und F2 entsprechen, getrennt voneinander. Die erste Trennstufe 23 ist beispielsweise als Abtastund Haltekreis ausgebildet und hat ausser einem an den Verstärker 22 angeschlossenen Signaleingang einen Steuereingang, der mit einem kleinen Kreis markiert und an den Ausgang des ersten monostabilen Multivibrators 19 angeschlossen ist.
Der Regelkreis umfasst als Trennstufe 24 einen weiteren Abtast- und Haltekreis, einen Sollwertgeber 25 und einen als Differenzverstärker ausgebildeten Komparator 26. Der Signaleingang der Trennstufe 24 ist an den Ausgang des Verstärkers 22, ihr Steuereingang an den Ausgang des zweiten monostabilen Multivibrators 20 angeschlossen. Die Ausgänge der Trennstufe 24 und des Sollwertgebers 25 sind an die beiden Eingänge des Komparators 26 angeschlossen; dessen Ausgang ist mit dem Steuereingang des regelbaren Verstärkers 22 verbunden.
In der beschriebenen Messvorrichtung dienen die durch die Ausgangssignale P1, P2 der monostabilen Multivibratoren 19 bzw. 20 gesteuerten Abtast- und Haltekreise 23 und 24 zum Trennen der vom Verstärker 22 gelieferten verstärkten Signale P, P', wie dies im folgenden noch näher erklärt wird.
Für den vorliegenden Zweck geeignete elektronische Abtast- und Haltekreise sind bekannt und zum Beispiel beschrieben in der Application Note ICAN-6668 der RCA. Der steuerbare Verstärker 22 kann zum Beispiel ein Operationsverstärker vom Typ CA 3080 der RCA sein, der ebenfalls in der genannten Application Note beschrieben ist.
Anstelle der Abtast- und Haltekreise 23, 24 kann auch ein Ringmodulator mit Filter oder eine andere phasenabhängige Gleichrichterschaltung als Trennstufe verwendet werden.
Es sei nun die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Messvorrichtung in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben.
Der astabile Multivibrator 3 liefert an den monostabilen Multivibrator 19 eine Serie von Rechteckimpulsen G und an den monostabilen Multivibrator 20 eine zweite Serie von Rechteckimpulsen, die um 1800 gegen G verschoben ist. Die monostabilen Multivibratoren liefern infolgedessen zwei Serien von kurzen Rechteckimpulsen P1, P2, wobei jeder Impuls der einen Serie in der Lücke zwischen zwei Impulsen der anderen Serie auftritt. Die Leuchtdioden 1, 2 erzeugen entsprechende Serien von mit Abständen aufeinanderfolgenden Lichtimpulsen F1, F2, die im Lichtsensor 4 vereinigt werden.
Der Lichtsensor liefert ein Summensignal p oder p', siehe Fig.
1, das sich aus den von den Lichtimpulsen F1, F2 erzeugten elektrischen Impulsen zusammensetzt. Es sei angenommen, das in Fig. 2 dargestellte Summensignal p und entsprechend das im Verstärker 22 verstärkte Summensignal P sei in Abwesenheit eines Fadens aufgenommen. Die höheren Impulse entsprechen dabei den Lichtimpulsen F1, die niedrigeren Impulse den Lichtimpulsen F2. Die Verstärkung des regelbaren Verstärkers 22 wird bestimmt durch die vom Sollwertgeber 25 an den Komparator 26 abgegebene Spannung. Diese wird vor Beginn der eigentlichen Messung so eingestellt, dass der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 22 einen gewünschten Wert annimmt.
Die Ausgangssignale P des Verstärkers 22 werden den Signaleingängen der beiden Trennstufen 23 und 24 zugeführt.
Die Trennstufe 23 liefert ein Ausgangssignal Q in Form einer Gleichspannung, die der Amplitude der Lichtimpulse F1 proportional ist, siehe die horizontale gerade Linie im untersten Diagramm der Fig. 2. Die Trennstufe 24 liefert eine Spannung, die der Amplitude der Lichtimpulse F2 proportional ist.
Wenn zum Beispiel die Blende 6 verstellt wird, so dass sich die Amplitude von F2 ändert, dann liefert die Trennstufe 24 eine entsprechend veränderte Spannung an den Komparator 26. Dadurch wird dessen Ausgangsspannung solange verändert und der Verstärker solange verstellt, bis die Ausgangsspannung der Trennstufe 24 der vom Sollwertgeber 25 abgegebenen Spannung entspricht. Ändert sich im Laufe der Zeit die Empfindlichkeit des Lichtsensors 4, zum Beispiel infolge Erhöhung der Temperatur oder Alterung, so regelt der Verstärker 22 diese Änderung mit Hilfe des Regelkreises 24, 25, 26 automatisch aus. Wenn der Lichtsensor 4 oder der Verstärker 22 ein Eigenrauschen aufweisen, wird auch dieses durch den Regelkreis 24, 25, 26 weitgehend ausgeregelt, da dieser die Ausgangsspannung des Verstärkers 22 konstant zu halten sucht.
Es werde nun ein Faden F, der eine Dickstelle hat, eingelegt und in Längsrichtung durch den gepulsten Lichtstrom F1 gezogen. Der Lichtsensor 4 liefert dann ein Signal p' und der Verstärker 22 ein verstärktes Signal P', in dem die Amplituden der von F1 herrührenden Impulse entsprechend dem Durchmesser des Fadens F moduliert sind, während die von F2 erzeugten Impulse unverändert bleiben. Das Ausgangssignal Q' der Trennstufe 23 folgt in diesem Falle dem Durchmesser des Fadens und zeigt dessen Anderung in Gestalt einer Treppenkurve an. Der jeweilige Fadendurchmesser ist proportional dem Abstand der zugehörigen Stufe der Treppenkurve Q' von der darüber befindlichen horizontalen Geraden Q.
Die Impulse gleicher Höhe im Signal P', die von F2 herrühren, werden im Ausgangssignal Q, Q' der Trennstufe 23 nicht direkt wiedergegeben, bestimmen jedoch über den Regelkreis 24, 25, 26 und den Verstärker 22 dessen Grösse.
Der in Fig. 3 im Längsschnitt durch das Gehäuse 21 dargestellte Messkopf weist ausser den bereits genannten Teilen des optischen Systems zwei plankonvexe Sammellinsen 27, 28 auf, die einen Messraum M1 seitlich begrenzen und sich mit ihren planen Flächen gegenüberstehen. Im linken Teil des Messkopfes ist etwa im Brennpunkt der ersten Linse 27 die erste Lichtquelle 1 angeordnet, im rechten Teil der gegen die gemeinsame optische Achse der beiden Linsen schräggestellte Lichtsensor 4. Auf diesen werden die von der ersten Linse 27 parallelgerichteten Lichtstrahlen aus der Lichtquelle 1 nach Passieren der zweiten Linse 28 gesammelt. Unterhalb des Lichtsensors 4 sind die zweite Lichtquelle 2 und die Blende 6 so angeordnet, dass die aus dieser Lichtquelle kommenden, durch die Blende tretenden Lichtstrahlen auf den Lichtsensor 4 fallen.
Der Messraum M1 befindet sich in einem U-förmigen Kanal, der sich quer durch das Gehäuse 21 erstreckt und in dessen Seitenwände die Linsen 27, 28 eingesetzt sind. Das Gehäuse 21 schliesst das optische System des Tastkopfes staubdicht nach aussen ab. Dadurch ist auch der Raum M2 zwischen der zweiten Lichtquelle 2 und dem Lichtsensor 4, in dem sich auch die Öffnung der Blende 6 befindet, staubdicht nach aussen abgeschlossen. Dies ist wichtig und muss beachtet werden, wenn man den Einfluss einer Verstaubung im Messraum M1 kompensieren will. Als Objekt ist im Messraum M1 ein Objekt, beispielsweise ein Faden F, im Querschnitt dargestellt.
Der in Fig. 4 im Blockschaltbild dargestellte, gegenüber Fig. 1 modifizierte elektronische Auswertekreis 5' umfasst einen an den Lichtsensor 4 angeschlossenen Verstärker 29, zwei an dessen Ausgang parallel zueinander geschaltete, als Abtast- und Haltekreise ausgebildete Trennstufen 23, 24 und einen mit seinem ersten Eingang an den Ausgang des zweiten Abtast- und Haltekreises 24 angeschlossenen Multiplizierer 30 und einen Differenzverstärker 31, dessen Plus-Eingang an den ersten Abtast- und Haltekreis 23 und dessen Minus-Eingang an den Ausgang des Multiplizierers 30 angeschlossen sind.
Ausserdem ist der Ausgang des Differenzverstärkers 31 mit dem zweiten Eingang des Multiplizierers 30 verbunden.
Richtsender und optisches System können entsprechend wie in Fig. 1 ausgebildet sein; die Steuereingänge der Abtast- und Haltekreise 23, 24 sind dann jeweils an einen der monostabilen Multivibratoren 19 bzw. 20 angeschlossen.
Da durch diesen Auswertekreis 5' der Quotient aus den elektrischen Signalen aus den Trennstufen, die den Lichtströmen F1 und F2 entsprechen, gebildet wird, werden zeitliche Anderungen der Empfindlichkeit des Lichtsensors 4, die sich auf beide Signale in gleichem Masse auswirken, durch diese Messvorrichtung kompensiert. Zudem erfolgt auch eine Kompensation einer Abnahme oder Zunahme der Lichtausbeute der beiden Lichtquellen 1, 2, sofern diese in prozentual gleichem Masse vor sich geht. Wenn jedoch die Lichtausbeute, wie dies etwa beim normalen Alterungsvorgang eintreten kann, in den beiden Lichtquellen in unterschiedlichem Masse abnimmt und dabei eine bestimmte Toleranz der Differenz der Lichtausbeuten überschritten wird, ist eine Nachjustierung zweckmässig.
Diese kann durch Ändern des Lichtstroms, beispielsweise der Leuchtdiode 2, durch Verstellen der Blende 6 oder entsprechend, wie dies in den oben genannten Hauptpatenten beschrieben ist, durch Ändern des Verhältnisses der den beiden Leuchtdioden zugeführten elektrischen Signale P1, P2 erfolgen. Eine derartige Messvorrichtung kann bei entsprechender Ausbildung für relative oder absolute Messungen der Absorption in festen, flüssigen oder gasförmigen Medien, wie Trübungsmessungen, Dichtemessungen an photographischen Filmen und dergleichen photometrische Messungen verwendet werden.
Wird im Zusammenhang mit dem Auswertekreis der Fig.
4 ein optisches System verwendet, in welchem die Räume zwischen den beiden Lichtquellen 1, 2 einerseits und dem Lichtsensor 4 andererseits zum Aussenraum hin offen und in etwa gleichem Masse der Verstaubung ausgesetzt sind, dann wird auch der Einfluss der Verstaubung weitgehend kompensiert.
Wenn erwünscht, kann auch eine Einrichtung gemäss Fig.
4 zusätzlich mit einem Regelkreis versehen werden, wie er im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist, oder mit einem Regelkreis der Art, wie er anhand der Fig. 6 im folgenden noch erläutert wird.
Das in Fig. 5 dargestellte optische System dient beispielsweise zur Messung des Reflexionsvermögens der Oberfläche eines Reflektors R. Dieser kann ein poliertes metallisches, also spiegelnd reflektierendes, Objekt oder auch ein Objekt mit diffus reflektierender Oberfläche, z. B. eine Papierbahn, sein. Das optische System enthält wie das der Fig. 1 zwei Lichtquellen 1, 2 und einen Lichtsensor 4, wobei jedoch gemäss Fig. 5 die erste Lichtquelle 1 so angeordnet ist, dass das von ihr ausgehende Licht nicht direkt, sondern erst nach Reflexion am Reflektor R zum Lichtsensor 4 gelangt.
Die übrigen Teile der Einrichtung können so ausgebildet sein, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben worden ist. Dem Fall des leeren Messraumes entspricht dann das Vorhandensein eines Reflektors R eines bestimmten Reflexionsvermögens, dem ein Sollwert des Ausgangssignals Q zugeordnet ist. Man kann auf diese Weise Abweichungen vom Sollwert quantitativ bestimmen, und nvar sowohl durch statische Messung an einem feststehenden Reflektor als auch kontinuierlich, beispielsweise an einer laufenden Werkstoffbahn, wie Textilbahn oder Papierbahn. Die Einrichtung kann bei entsprechender Ausbildung auch als Kantenrichtgerät für solche Bahnen eingesetzt werden.
Die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung unterscheidet sich von der in Fig. 1 abgebildeten in zweierlei Hinsicht. Erstens weist sie drei Datenkanäle auf, nämlich einen ersten Signalkanal 14-22-23, einen zweiten Signalkanal 1'-4-22-23' und einen Regelkanal 2-4-22-24-26-33. Zweitens wirkt der hier vorgesehene Regelkanal nicht auf den Verstärker 22 des Empfängers ein, sondern auf den Sender, und zwar auf die den Lichtquellen zugeführten elektrischen Signale. Ubereinstimmend mit Fig. 1 ist also auch hier ein geschlossener Regelkreis vorgesehen; durch diesen wird jedoch die Stärke der von den Lichtquellen 1, 1' erzeugten Lichtströme geregelt und nicht die Verstärkung im Epfänger, wie dies gemäss Fig. 1 der Fall ist.
Die Ausgangssignale der beiden Signalkanäle können getrennt voneinander weiterverarbeitet werden, oder sie können einem analog oder auch logisch arbeitenden Verknüpfungskreis zugeführt werden, je nach dem Verwendungszweck der Einrichtung.
Gemäss Fig. 6 sind drei Lichtquellen 1, 1' und 2 vorgesehen, deren Lichtströme auf einen gemeinsamen Lichtsensor 4 fallen. Ein Pulsgenerator 3, der wiederum ein astabiler Multivibrator sein kann, liefert eine Serie von kurzzeitigen Rechteckimpulsen, die einem Verzögerungsnetzwerk, beispielsweise einem Schieberegister 32, mit drei Ausgängen zugeführt werden. An diesen Ausgängen entstehen drei zeitlich gegeneinander versetzte Serien von Impulsen, die sich nicht überdecken und die über eine steuerbare Übertragungsvorrichtung, beispielsweise über einen steuerbaren Schwellwertkreis 33, den Lichtquellen 1, 1' und 2 individuell zugeführt werden.
Die von den Lichtquellen erzeugten gepulsten Lichtströme liefern am Ausgang des Lichtsensors 4 eine elektrische Impulsserie, die im Verstärker 22 verstärkt und den Trennstufen 23, 23' und 24 zugeführt wird, die entsprechend wie dies im Zusam menhang mit Fig. 1 beschrieben wurde, von den die Lichtquellen 1, 1' und 2 speisenden Impulsserien angesteuert und aktiviert werden, so dass sie jeweils nur auf die von der zugeordneten Lichtquelle erzeugten elektrischen Signale ansprechen. Der Regelkreis 24, 25, 26 liefert ein Steuersignal an den steuerbaren Schwellwertkreis 33, wenn die Ausgangsspannung der Trennstufe 24 nicht mit der vom Sollwertgeber 25 erzeugten Sollspannung übereinstimmt, wodurch dann die Amplituden der den Lichtquellen zugeführten elektrischen Impulse solange geregelt werden, wie die Ausgangsspannung der Trennstufe 24 vom Sollwert abweicht.
In Fig. 7 ist ein steuerbarer Schwellwertkreis 33 dargestellt, der in den drei Verbindungsleitungen zwischen dem Schieberegister 32 und den Lichtquellen 1, 1' und 2 jeweils eine Serienschaltung einer Diode D und eines Kondensators C enthält. Jeder dieser Serienschaltungen wird die vom Kompa rator 26 gelieferte Steuerspannung über einen Widerstand Ro zugeführt. Um Verzerrungen der den Lichtquellen zugeführten Rechteckimpulse zu vermeiden, soll die Zeitkonstante eines jeden Gliedes RoC wenigstens etwa hundertmal grösser sein als die Dauer eines der Rechteckimpulse.
Die in Fig. 6 dargestellte Einrichtung kann man zu gleichzeitigen laufenden Messungen an zwei Objekten, z. B. Fäden, verwenden. Eine derartige Anwendung ist die Überwachung der Durchmesser zweier laufender Garne beim Fachen in der Zwirnvorbereitung. Man kann die Zahl der Datenkanäle noch weiter erhöhen; auch ist es möglich, mit einem solchen Mehrkanalgerät zwei oder mehr voneinander unabhängige Messungen am selben Objekt durchzuführen, z. B. den Durchmesser eines laufenden Fadens in zwei zueinander senkrechten Richtungen zu bestimmen oder zu überwachen.
Will man aus den beiden Signalkanälen getrennte Ausgangssignale erhalten, so werden die Signale - eventuell nach weitererUmformung - aus den Trennstufen 23, 23' getrennt weiterverarbeitet, z. B. je einer Anzeigevorrichtung zugeführt. Gegebenenfalls, z. B. bei Verwendung in einem Fadenreiniger, ist es zweckmässig, die Ausgangssignale, die man für den Fadendurchmesser in zwei oder mehr verschiedenen Richtungen verhält, durch analoge Verknüpfung, insbesondere Multiplikation, miteinander zu kombinieren. Ferner kann auch eine logische Verknüpfung der Ausgangssignale in an sich bekannter Weise ausgeführt werden.
Als weitere Anwendungen der erfindungsgemässen optoelektrischen Einrichtung seien ausser den bereits erwähnten folgende genannt: als Farbmarkenabtaster oder Kodeabtaster unter Verwendung von sichtbarem oder infrarotem Licht bei unveränderter Wellenlänge oder auch von Licht, dessen Wellenlänge durch Lumineszenz geändert wird; als Zeichenabtaster in Lesevorrichtungen, als Linienabtaster in Pantographen, in Nachlaufsteuerungen und so weiter.
In den Beispielen der Fig. 1 und 6 sind optoelektrische Einrichtungen mit einem Regelkanal oder Stabilisierungskanal erläutert, in Fig. 4 ist ein Auswertekreis mit analoger Verknüpfung, speziell Quotientenbildung, zweier aus dem Lichtsensor abgeleiteter Signale dargestellt. Es sind auch andere Ausführungsformen des Regelkanals möglich; so kann beispielsweise auch das auf den Sensor 4 fallende, den gepulsten Lichtströmen entstammende Licht durch ein steuerbares Lichtventil, beispielsweise eine Kerrzelle, gesteuert werden.
Die erfindungsgemässen optoelektrischen Einrichtungen zeichnen sich durch eine besonders gute Langzeitstabilität aus, wie sie mit vergleichbaren optoelektrischen Messvorrichtungen nicht erzielt werden kann. Eine solche Langzeitstabilität ist vor allem bedeutsam für solche technischen und betrieblichen Einsätze, bei denen eine laufende Kontrolle bestimmter zeitlich veränderlicher Daten über längere Zeiträume durchgeführt werden muss, wie dies bei der Fadenreinigung in Spinnereien und bei kontinuierlichen Trübungs- oder Rauchdichtemessungen in Überwachungsanlagen der Fall ist.
Ferner sind diese neuen Einrichtungen völlig unempfindlich gegen Fremdlicht, selbst wenn es sich um hochfrequentes Fremdlicht handelt von annähernd gleicher Frequenz wie die der von den beiden Lichtquellen erzeugten Lichtimpulse; in diesem Falle müssten die Impulse des Fremdlichtes auch bezüglich ihrer Phasen genau mit denen der Nutzlichtimpulse übereinstimmen, um die Empfangsvorrichtung zum Ansprechen zu bringen, was praktisch ausgeschlossen ist.
PATENTANSPRUCH 1
Optoelektrische Einrichtung, umfassend einen Lichtsender und einen Lichtempfänger, der einen Lichtsensor zum Erzeugen eines elektrischen Signals und einen elektronischen Kreis zum Auswerten dieses Signals aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (1-3, 19, 20) Mittel zum Erzeugen mindestens zweier gepulster Lichtströme (F1, F2), deren Lichtimpulse abwechselnd aufeinanderfolgen, der Lichtsensor (4) mindestens einen optoelektrischen Wandler zum Aufnehmen der Lichtströme und der Auswertekreis (5; 5') Mittel (23, 24) zum Trennen der von den einzelnen Lichtströmen herrührenden Komponenten des elektrischen Signals (p, p'; P, P') aufweist.
UNTERANSPRÜCHE
1. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Erzeugen der gepulsten Lichtströme mindestens zwei trägheitslos anregbare Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden, und eine Vorrichtung (3, 19, 20; 3, 32) zum Erzeugen von mindestens zwei Serien abwechselnd aufeinanderfolgender elektrischer Impulse, die zur Anregung der Lichtquellen dienen, aufweisen, und dass der Lichtsensor (4) einen einzigen optoelektrischen Wandler, beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor, enthält.
2. Einrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zum Trennen eine der Anzahl der Lichtströme entsprechende Anzahl von steuerbaren Trennstufen (23, 23', 24) vorgesehen ist, die jeweils einenSteuereingang und einen Signaleingang aufweisen, wobei dem Signaleingang aller Trennstufen das elektrische Signal (p, p'; P, P') und dem Steuereingang einer jeden Trennstufe jeweils eine der Impulsserien, die zur Anregung der Lichtquellen dienen, zugeführt werden, so dass jede Trennstufe nur auf die Komponente des elektrischen Signals anspricht, die der ihr zugeführten Impulsserie zugeordnet ist.
3. Einrichtung nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das die Lichtquellen und den Lichtsensor umfassende optische System (1, 2, 4, 6, 27, 28; 1, 1', 2, 4) so ausgebildet ist, dass die gepulsten Lichtströme (F1, F2) auf getrennten optischen Wegen zwischen den Lichtquellen und dem Lichtsensor verlaufen.
4. Einrichtung nach den Unteransprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem der gepulsten Lichtströme (F1) ein Messraum (M1) zugeordnet ist, um diesen Lichtstrom beeinflussende Objekte (F, R) aufzunehmen und ein entsprechendes erstes Signal (Q, Q') am Ausgang der zugehörigen Trennstufe (23, 23') zu erzeugen, und dass einem zweiten der gepulsten Lichtströme (F2) ein zweiter Raum so zugeordnet ist, dass die genannten Objekte (F, R) diesen Lichtstrom nicht beeinflussen und das diesem zugeordnete Signal am Ausgang der zugehörigen zweiten Trennstufe (24) vom ersten Lichtstrom (F1) unabhängig ist.
5. Einrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Regeln der Stärke des elektrischen Signals (p, p'; P, P') zwecks Ausgleichs von Änderungen der Lichtausbeute der Lichtquellen und der Empfindlichkeit des Lichtsensors eine steuerbare Vorrichtung (22, 33) vorgesehen ist, auf die das Ausgangssignal der zweiten Trennstufe (24) als Steuersignal einwirkt.
6. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Vorrichtung, beispielsweise ein regelbarer Verstärker (22), im Auswertekreis (5) angeordnet ist.
7. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Vorrichtung (33) im Lichtsender zur Regelung der Stärke der den beiden Lichtquellen zugeführten elektrischen Impulse angeordnet ist.
8. Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelkreis (24, 25, 26) vorgesehen ist, der eine steuerbare Trennstufe (24), einen Sollwertgeber (25) und
**WARNUNG** Ende DESC Feld konnte Anfang CLMS uberlappen**.