本發(fā)明涉及根據(jù)獨立權(quán)利要求的前序部分的一種用于運行光電傳感器的方法和一種光電傳感器。

背景技術(shù)：

也稱作為光電子傳感器的光電傳感器用于檢測物體。在所謂的單路傳感器中，對此由發(fā)送單元發(fā)出的光線在接收單元中接收并且作為電信號輸送給分析裝置。

從de102011000857中已知一種用于檢測物體的光電子傳感器，所述光電子傳感器具有：發(fā)送塊，用于發(fā)出光信號；和接收塊，用于接收光信號并且由接收到的光信號產(chǎn)生接收信號。將光信號借助代碼序列調(diào)制，其中在相關(guān)單元中，由接收信號和應(yīng)用的代碼序列形成相關(guān)信號。相關(guān)單元得到編碼測序。替代地，進行發(fā)送塊和接收塊的沒有進一步闡述的光學(xué)同步。

在de3118838c2中描述一種用于檢測光源和光電轉(zhuǎn)換器之間的光路中的物體的光電的開關(guān)裝置。開光裝置具有光源部分、光接收部分、信號處理部分和輔助部分，該輔助部分用于光源部分和光接收部分的運行方式的控制和同步。光接收部分包括光電轉(zhuǎn)換器，所述光電轉(zhuǎn)換器將射到其上的光轉(zhuǎn)換成電信號。為了處理基于電信號的輸入數(shù)據(jù)，信號處理部分配備有脈沖形成器。在使用開關(guān)裝置時，在所述開關(guān)裝置中光源和光接收器彼此分開布置，將光源部分與單獨的振蕩器連接。所述振蕩器的頻率略高于下述振蕩器的頻率，該振蕩器的輸出信號用作為用于饋入輸入數(shù)據(jù)的時鐘信號。該振蕩器的頻率被同步到單獨的振蕩器的頻率上。

在這種開關(guān)裝置中，光線的例如通過外部光線或通過遮蓋的暫時的干擾已經(jīng)引起同步的中斷。然而，在使用脈沖的光線時，同步是必需的。所述同步能夠?qū)崿F(xiàn)確定脈沖之內(nèi)的測量時間點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，發(fā)展一種方法和一種光電傳感器，其中能夠?qū)崿F(xiàn)脈沖的光線的分析與發(fā)送和接收的光線的脈沖的簡單且可靠的同步。尤其是，應(yīng)該將檢測接收信號的測量值、即測量時間點與接收信號同步。

所述任務(wù)通過獨立權(quán)利要求的特征來解決。

在根據(jù)本發(fā)明的用于運行光電傳感器的方法中，通過傳感器的發(fā)送單元發(fā)出脈沖的光線。

在一個實施方式中，發(fā)送單元包括激光發(fā)送器，所述激光發(fā)送器發(fā)出紅色的激光。替代地，使用與此不同的可見的或不可見的頻率范圍中、例如在紅外范圍中的光線。

光線由與發(fā)送單元間隔布置的接收單元接收，并且轉(zhuǎn)換成接收信號。接收單元例如包括光電二極管。接收信號的測量值通過分析設(shè)備檢測。測量值的檢測通過分析設(shè)備與接收信號同步。

在此，通過分析設(shè)備的邊沿探測器來確定接收信號的脈沖的正邊沿和/或負邊沿的事件時間點。接收信號的脈沖的分別至少一個邊沿的以事件時間點的方式的確定例如用于，導(dǎo)出脈沖的開始和持續(xù)時間，即周期。必要時，也導(dǎo)出時鐘，以所述時鐘發(fā)送脈沖。

通過分析設(shè)備的控制單元，其中將事件時間點引導(dǎo)至所述控制單元，在一個事件時間點之后，在期望的、隨后的事件時間點周圍的時間段中確定隨后的事件時間點。

在接收信號的一個周期結(jié)束之后，期望例如正邊沿的隨后的事件時間點。因此，僅在下述情況下將隨后的事件時間點認作為是有效的：所述事件時間點接近期望的發(fā)送頻率。

僅在期望的、隨后的事件時間點周圍的時間段中選擇事件時間點具有下述優(yōu)點，在其余時間中的通過干擾、例如通過閃光或通過暫時遮蓋造成的錯誤信息保持不考慮。

通過分析設(shè)備的控制單元，在已經(jīng)確定至少兩個依次的事件時間點時，執(zhí)行同步。在同步時，由至少兩個依次的事件時間點，從接收信號中導(dǎo)出在上文中描述的信息、周期和例如脈沖的開始。

通過控制單元，必要時基于所述信息，從事件時間點中確定用于檢測測量值的測量時間點。在此，例如從脈沖的周期和開始中，確定在脈沖期間的一個或多個測量時間點，如用于最大振幅的時間點的測量時間點。

在確定至少兩個依次的事件時間點之后已經(jīng)執(zhí)行同步。確定測量時間點進而檢測測量值能夠非常快地開始。

測量時間點通過控制單元直接從接收信號中導(dǎo)出。不需要一個或多個振蕩器和相應(yīng)的電路。

此外，與接收信號的同步具有下述優(yōu)點：既不必為發(fā)送單元經(jīng)由時鐘導(dǎo)線預(yù)先給定接收單元已知的時鐘，又不必經(jīng)由時鐘導(dǎo)線使接收單元已知觸發(fā)發(fā)送單元的時鐘。用于發(fā)送單元的附加的時鐘導(dǎo)線在該方法中也不需要。

在一個實施方式中，在分析設(shè)備的異步的運行狀態(tài)中，在沒有檢測測量值的情況下確定事件時間點，直至執(zhí)行第一次同步。

在一個實施方式中，在異步的運行狀態(tài)中，將初始值預(yù)先給定為時間段的值。所述值例如為脈沖的周期的30%。

在一個實施方式中，在接收單元在至少一次同步之后的同步的運行狀態(tài)中，在確定的測量時間點檢測測量值。

在一個實施方式中，在另一次同步之后的同步的運行狀態(tài)中，減小時間段的值?？s短時間段。由此，減少干擾的影響。

在一個實施方式中，在接收單元的跟隨同步的運行狀態(tài)的過渡運行狀態(tài)中，其中在預(yù)期的、隨后的事件時間點的至少一個時間段中不確定事件時間點，通過控制單元根據(jù)更早的事件時間點確定測量時間點。

在一個實施方式中，光線由發(fā)送單元作為矩形調(diào)制的脈沖發(fā)出，其中通過控制單元從事件時間點分別確定用于確定最大振幅的測量值的測量時間點和用于確定最小振幅的測量值的測量時間點。

在一個實施方式中，從最大和最小振幅的測量值計算和分析其差值。差值的改變例如指示出監(jiān)控情況。例如當借助根據(jù)本發(fā)明的光電傳感器來監(jiān)控線束時，差值的確定的改變表明由于穿過監(jiān)控路徑的撕裂的線造成的短暫的變暗。因此，檢測光強的小的變化也是可以的。

根據(jù)本發(fā)明的光電傳感器適合于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。所述光電傳感器相應(yīng)地具有方法的所描述的特征和優(yōu)點。

光電傳感器配備有：發(fā)送單元，用于發(fā)出脈沖的光線；與發(fā)送單元間隔布置的接收單元，用于接收光線并且將光線轉(zhuǎn)換成接收信號；和分析設(shè)備，用于檢測接收信號的測量值，并且將測量值的檢測與接收信號同步。

分析單元具有邊沿探測器，所述邊沿探測器被構(gòu)造用于，確定接收信號的脈沖的正邊沿和/或負邊沿的事件時間點。

分析設(shè)備具有控制單元，所述控制單元與邊沿探測器連接并且被構(gòu)造用于，在一個事件時間點之后，在預(yù)期的、隨后的事件時間點周圍的時間段中確定隨后的事件時間點?？刂茊卧粯?gòu)造用于，當已經(jīng)確定至少兩個依次的事件時間點之后，執(zhí)行同步。所述控制單元被構(gòu)造用于，從事件時間點中確定用于檢測測量值的測量時間點。

在一個實施方式中，發(fā)送單元被構(gòu)造用于，將光線作為矩形調(diào)制的脈沖發(fā)出。控制單元被構(gòu)造用于，確定用于確定接收信號的最大振幅的測量值的測量時間點和用于確定最小振幅的測量值的測量時間點。

在一個實施方式中，分析設(shè)備具有模數(shù)轉(zhuǎn)換器，用于檢測測量值并且用于產(chǎn)生數(shù)字測量值?？刂茊卧粯?gòu)造用于，激活數(shù)模轉(zhuǎn)換器。所述控制單元為了激活并且接收數(shù)字測量值與數(shù)模轉(zhuǎn)換器連接。

附圖說明

根據(jù)在附圖中示意示出的示例進一步闡述本發(fā)明。其中：

圖1示出多個根據(jù)本發(fā)明的光電傳感器的裝置的示意圖；

圖2示出光電傳感器之一的接收單元的方框圖；

圖3a和3b示出用于運行光電傳感器的根據(jù)本發(fā)明的方法的流程圖；并且

圖4示出光電傳感器的接收信號。

具體實施方式

圖1示出多個根據(jù)本發(fā)明的光電傳感器，所述光電傳感器在線束的虛線示出的區(qū)域1中布置在沒有示出的紡織機上。每個光電傳感器包括發(fā)送單元2和與發(fā)送單元2間隔布置的接收單元3。

發(fā)送單元2被構(gòu)造用于，發(fā)出脈沖的光線4。光線4通過矩形調(diào)制的脈沖形成。發(fā)送單元2具有激光發(fā)送器，所述激光發(fā)送器發(fā)出例如具有大約750nm的波長的紅光。光電傳感器被安置在線束的區(qū)域1中，使得撕裂的、掉落的線橫穿至少一個傳感器的光線4。

發(fā)送單元2經(jīng)由電流導(dǎo)線5連接到電流源6上。電流源6提供例如具有24v的電壓的電流。接收單元3經(jīng)由通信導(dǎo)線7與紡織機的控制裝置8連接。

圖2示出光電二極管的接收單元2的方框圖，所述接收單元被構(gòu)造用于，接收光線4并且在該實施例中也對其進行分析。

接收單元2具有用于將光線4轉(zhuǎn)換成接收信號a的接收設(shè)備，所述接收信號部段地在圖4中示出。接收設(shè)備包括：光電二極管9，用于將光線4轉(zhuǎn)換成電信號；和放大器10，用于將電信號放大成接收信號a。

接收單元2具有分析設(shè)備，用于檢測接收信號a的測量值a1、a2并且用于將檢測測量值a1、a2與接收信號a同步。分析設(shè)備包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器11、邊沿探測器12和控制單元13。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器11被構(gòu)造用于，檢測模擬接收信號a的測量值a1、a2并且轉(zhuǎn)換成數(shù)字測量值a1、a2。在該示例中，分別檢測矩形脈沖的最小振幅的測量值a2和最大振幅的測量值a1（圖4）。

邊沿探測器12被構(gòu)造用于，確定接收信號a的脈沖的正邊沿的事件時間點e。

放大器10為了傳送接收信號a與模數(shù)轉(zhuǎn)換器11的輸入端并且與邊沿探測器12的輸入端連接。

控制單元13被構(gòu)造用于測量值a1、a2的分析和同步。

模數(shù)轉(zhuǎn)換器11的輸出端為了轉(zhuǎn)發(fā)從模擬接收信號a檢測并且轉(zhuǎn)換的數(shù)字測量值a1、a2與控制單元13連接。

控制單元13經(jīng)由用于確定測量時間點z1、z2的激活輸入端與模數(shù)轉(zhuǎn)換器11連接?？刂茊卧?3被構(gòu)造用于，將模數(shù)轉(zhuǎn)換器11在測量時間點z1、z2激活。

邊沿探測器12的輸出端為了轉(zhuǎn)發(fā)事件時間點e與控制單元13連接。

控制單元13被構(gòu)造用于，從邊沿探測器12接收事件時間點，并且必要時作為適合于同步來確定。在得到第一事件時間點e之后，通過控制單元13確定隨后的事件時間點e，這在所述隨后的事件時間點位于預(yù)期的、隨后的事件時間點e周圍的時間段f中時進行。

控制單元13被構(gòu)造用于，執(zhí)行同步。當已經(jīng)確定至少兩個依次的事件時間點e時，進行同步。

控制單元13被構(gòu)造用于分析測量值a1、a2。例如分別計算最大和最小振幅的測量值a1、a2之間的差值，并且與之前的差值進行比較。如果差值減小預(yù)先給定的量，其中例如懷疑撕裂的線，那么控制單元13產(chǎn)生警報信號。

控制單元13包括一個或多個微控制器。所述控制單元包括：計時器元件，用于激活模數(shù)轉(zhuǎn)換器11；以及計算元件，用于例如確定時間段的開始和結(jié)束以及測量時間點z1、z2，以及用于分析測量值a1、a2。所述元件被構(gòu)造為電路和/或程序段。

在根據(jù)本發(fā)明的光電傳感器運行時，通過發(fā)送單元2發(fā)出作為矩形調(diào)制的脈沖的光線4。光線4通過與發(fā)送單元2間隔布置的接收單元3接收。通過接收單元3的接收設(shè)備，即通過光電二極管9和放大器10，將光線4轉(zhuǎn)換成模擬的接收信號a。通過分析設(shè)備，檢測和分析接收信號a的測量值a1、a2。必要時產(chǎn)生警報信號，所述警報信號經(jīng)由通信導(dǎo)線7傳導(dǎo)給紡織機的控制裝置8。

為了同步，通過邊沿探測器12確定接收信號a的脈沖的正邊沿的事件時間點e，并且傳導(dǎo)給控制單元13。

當已經(jīng)通過控制單元13確定至少兩個依次的事件時間點e時，即已經(jīng)執(zhí)行同步時，從事件時間點e確定測量時間點z1、z2。通過控制單元13，在一個事件時間點e之后，僅在下述情況下才確定隨后的事件時間點：所述隨后的事件時間點在預(yù)期的隨后的事件時間點e周圍的時間段f中確定。

從事件時間點e中，通過控制單元13導(dǎo)出脈沖的周期t，并且借助于周期t計算時間段f的開始和結(jié)束以及測量時間點z1、z2，在所述時間段f中，考慮隨后的事件時間點e。

通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器11檢測測量值a1、a2并且為控制單元13轉(zhuǎn)換成數(shù)字的測量值a1、a2。

在圖3a和3b中繼續(xù)圖解說明同步的流程。

在同步開始時，首先在接收單元3的異步的運行狀態(tài)中，在沒有檢測測量值a1、a2的情況下確定事件時間點e，直至執(zhí)行同步。

脈沖的周期t和時間段f保持通過控制單元13預(yù)先給定的初始值ts和fs。過渡運行狀態(tài)中的周期t的數(shù)量n通過控制單元13置于零。

通過控制單元13，將時間變量t置于零。

控制單元13等待邊沿探測器12的事件時間點e。

當邊沿探測器12識別出接收信號a的正邊沿時，通過邊沿探測器確定事件時間點e并且傳導(dǎo)到控制單元13上。

具有時間變量t的時間測量通過控制單元13開始。

通過控制單元13，計算從開始：t＞t-（f/2）至結(jié)束：t＞t+（f/2）的時間段f。

當在該時間段f中通過邊沿探測器12沒有識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而沒有確定隨后的事件時間點e時，通過控制單元13將時間變量t置于零。

接收單元2保持在異步的運行狀態(tài)中。控制單元13等待邊沿探測器12的事件時間點e。

當在事件時間點f中通過邊沿探測器12識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而確定隨后的事件時間點e時，執(zhí)行同步。周期t獲得在隨后的事件時間點e的時間變量t的值。時間變量t被置于零。

開始具有時間變量t的新的時間測量。

同步現(xiàn)在在接收單元2的同步的運行狀態(tài)中執(zhí)行。

通過控制單元13，在時間變量t的時間點z1激活模數(shù)轉(zhuǎn)換器11，用于檢測最大振幅的測量值a1。測量值a1被數(shù)字化成測量值a1，并且傳導(dǎo)給控制單元13。

通過控制單元13，在時間變量t的時間點z2激活模數(shù)轉(zhuǎn)換器11，用于檢測最小振幅的測量值a2。測量值a2被數(shù)字化成測量值a2，并且傳導(dǎo)給控制單元13。

通過控制單元13，計算從t＞t-（f/2）至t＞t+（f/2）的時間段f。

當在時間段f中通過邊沿探測器12識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而確定隨后的事件時間點e時，繼續(xù)在接收單元2的同步的運行狀態(tài)中執(zhí)行同步。周期持續(xù)時間t在最后的事件時間點e得到時間變量t的值并且將時間變量t置于零。

時間段f的值以值d減小直至最小值fmin。

當在所述時間段f中通過邊沿探測器12沒有識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而沒有確定事件時間點e時，過渡運行狀態(tài)中的周期t的數(shù)量n通過控制單元13增大1。當數(shù)量n小于或等于最大數(shù)量nmax時，接收單元2保持在過渡運行狀態(tài)中。

時間變量t通過控制單元13減小最后確定的周期t：t=t-t。

如針對同步的運行狀態(tài)描述的那樣，檢測測量值a1、a2。

當在時間段f中通過邊沿探測器12識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而確定隨后的事件時間點e時，繼續(xù)在接收單元2的同步的運行狀態(tài)中執(zhí)行同步。

當在時間段f中通過邊沿探測器12沒有識別出隨后的脈沖的正邊沿、進而沒有確定事件時間點e時，接收單元2保持在過渡運行狀態(tài)中。

當數(shù)量n大于最大數(shù)量nmax時，接收單元2通過控制單元13置于異步的運行狀態(tài)?？刂茊卧?3在異步的運行狀態(tài)中開始新的同步。

在一個替代方案中，當已經(jīng)通過控制單元13確定至少三個依次的事件時間點e時，執(zhí)行同步。

在一個替代方案中，分析設(shè)備包括邊沿探測器12，用于確定接收信號a的正和/或邊沿的事件時間點e。相應(yīng)地調(diào)整用于檢測振幅值的測量時間點。

在一個替代方案中，分析設(shè)備或分析設(shè)備的各個部分、例如控制單元13被構(gòu)造為單獨的設(shè)備，所述單獨的設(shè)備不由接收單元包括。

在一個替代方案中，例如為了確定事件時間點，以10至20khz的頻率執(zhí)行詢問。

附圖標記列表：

1線束的區(qū)域

2發(fā)送單元

3接收單元

4光線

5電流導(dǎo)線

6電流源

7通信導(dǎo)線

8紡織機的控制裝置

9光電二極管

10放大器

11模數(shù)轉(zhuǎn)換器

12邊沿探測器

13控制單元

a接收信號

a1模擬測量值

a2模擬測量值

a1數(shù)字測量值

a2數(shù)字測量值

e事件時間點

f時間段

fmin時間段的最小值

fs時間段的起始值

n過渡狀態(tài)中的周期的數(shù)量

nmax過渡狀態(tài)中的周期的最大數(shù)量

t時間

t周期

ts周期的起始值

z1測量時間點

z2測量時間點