专利名称:光缆控制装置的制作方法
本发明涉及一种这样的光栏控制装置，该光栏控制装置具有若干各自相对应的(光)发射器和(光)接收器、一个控制电路和一个鉴定电路，该控制电路周期性地起动该若干发射器/接收器时，该鉴定电路在第一通道检验某一发射器工作时有关接收器是否起反应，而在第二通道时，尽管某一发射器不工作，仍要检验有关接收器是否起反应。
4，520，262号美国专利即介绍了这种光栏控制装置。该光栏控制装置对一排发光二极管进行了这样的控制在各连续控制的情况下，只有一个二极管发光。各发光二极管(“发射器”)都与一个光敏接收器元件有关。在各情况下，各“发射器”和“接收器”由一个多路转换器同步控制，各多路转换器又由一个公用的二进制计数器控制。该二进制计数器计量时钟脉冲发生器的脉冲。在接收器方面，各发射器的激励脉冲在逻辑电路中与接收器一方的多路转换器输出端的脉冲进行比较。比较过程分两方面进行逻辑与门接线检验发射器一方的控制脉冲是否也作为脉冲出现在接收器一方，在第二与门接线中则检验在发射器方面的脉冲间隔时间内接收器一方是否出现错误脉冲。
但这种电路具有这样的缺点，即，它不是始终可靠地对所有可觉察到的故障都起反应，特别是对个别元件的特有故障，更是如此。它还具有这样的缺点各脉冲的相位位置和脉冲宽度都必须高度精确吻合，否则会触发伪警报。
本发明的课题是改进上述光栏控制装置的监控电路，使其有最佳的安全性和可靠性。这个课题是用加设第三通道的方法来解决，该第三通道能对接收器输出信号的动态部分作出响应，且出现故障时会提高第一和第二通道反应的灵敏度。本发明作出了以下有益的改进设有第三通道，该第三通道能对接收器输出信号的动态部分作出响应，且出现故障时会提高第一和第二通道反应的灵敏度。鉴定电路周期性地和交替地经历测量阶段和测试阶段，在测量阶段，发射器和接收器受激发，在测试阶段，发射器不工作，接收器工作。光栏控制装置所控制的设备的个别元件(例如，电动机保护，继电器)在功能上结合到鉴定电路中。加到三个通道的输入信号系按数字脉冲的形式进行处理，其中三个通道在各情况下具有递加积分器和递减积分器，数字输入信号即用该等积分器变换成模拟信号，此外三个积分器的输出信号系加到两个比较器上，该两个比较器的输出信号也是数字信号，第三通道积分器的输出信号作为该两个比较器的参考值。接收器的输入信号系在一个比较器中与可调节的阈值比较，其中该比较器的输出信号系加到一个触发器的D输入端，该触发器的输出表示接收器输出信号的数字化实际值，此外，还设有第二个D触发器，发射器的激发脉冲即加到该第二个D触发器上，该D触发器的输出信号表示有光脉冲出现时的规定值，其中该输出信号在异或门中加以比较，该异或门的输出即为第一通道的输入信号，触发器的倒相输出加到另一个异或门，该异或门的输出即为第二通道的输入信号，第一个触发器的输出信号在测量阶段即为第三通道的输入信号。第一通通的输出信号总是与第二通道的输出信号相反，个另元件出故障的情况例外。在各情况下第一和第二通道的输出信号各控制一个继电器，在无故障运行期间，其中一个继电器通电，另一个继电器断电，与该各继电器有关的转换触点只有当一个继电器通电，另一个继电器断电时才可以通过光栏控制装置监控使设备或装置运转。第一和第二通道的输出信号系在另一个异或门中彼此加以比较，当由于元件出故障而使第一和第二通道彼此同相时，该另一个异或门起反应，这时光栏控制装置所监控的装置或设备就停下来。设有第三个继电器，该继电器一方面可通过异或门使其通电，另一方面还可通过改变与第一和第二通道有关的继电器的转换触点的状态使其通电，该第三个继电器由于具有自保持触点而且通过至少另一个转换触点也可以使光栏控制装置所监控的设备或装置停下来，此外自保持触点还使装置或设备只能通过按压复位键才能恢复工作。设有复位电路，按压复位键后，该复位电路使各计数器和触发器恢复到明确规定的初始状态，复位之后，只有光栏控制装置无事故或无故障运行，光栏控制装置所监控的装置或设备才能投入运行。
本发明的一个重要的根本做法是增设一个第三通道，该第三通道起监控另两个通道的作用。为提高可靠性，还采取了下列措施测量阶段和(本身的)测试阶段连续进行，从而可以立即检测出各元件的毛病，否则会导致错误地“令人满意”的指示。
可靠性之所以提高，还在于装置或设备的各组件，即光栏控制装置所监控的外部元件，都装设在鉴定电路或监控电路中。
在减少伪报警风险的同时，可靠性之所以提高还由于，所有三个通道中都具有模拟信号处理，而所述三个通道的输入和输出信号都是呈脉冲形，因而都是数字信号。
可靠性之所以提高还在于，当一个通道无故障运行时，有加到其它通道的倒相输出信号产生，因而在无事故运行时，一个通道所控制的开关元件(在某一继电器通电时)始终起作用，另一个开关元件则(在某一继电器断电时)相应地不起作用。最后，可靠性之所以提高还在于，出现错误之后，受监控的设备或装置必要时会停下来，且只有当操作人员启动复位键之后才能恢复运行。这只有在故障全部消除后才能进行。
下面我们即将通过非限制性的实施例并参照附图更详细地介绍本发明的内容。附图中图1是本发明包括鉴定电路的光栏控制装置的电路方框图。
图2是从图1中选取的某些脉冲的脉冲图。
图3是发射器方面多路转换器连同其控制装置的另一种方框电路图。
图4是说明图3用的脉冲图。
图5是图1复位电路的方框电路图。
图6是说明复位电路继电器开关时序的脉冲图。
图7是本发明另一个实施例鉴定电路和复位电路各部分的详细电路图。
图1是本发明电路的方框电路图。发射器1将光束(例如，红外光束)在待监控的通路或距离2上发射到接收器3。这里发射器1有多个发光二极管4至4m，这些发光二极管通常按序排成直线。各发光二极管4都与透镜5至5m的光学器件有关，这些透镜对光束起更清晰的聚焦作用。在输入方面，接收器3也具有由透镜6至6m构成的光学器件，这些透镜将所收到的光束传到光敏元件7至7m。7至7m中的某一具体光敏元件，与各发光二极管4至4m有关。光学器件5、6确保各发光二极管发出的光基本上只传到与其有关的光敏元件上。
各发光二极管4顺次连续由发射器一方的多路转换器8触发。同样，接收器方面的光敏元件7顺次连续地由接收器方面多路转换器9进行逐个询问。多路转换器8、9两者彼此同步，因而(在一个测量阶段)只有其有关发光二极管4发光的光敏元件7才询问到。
振荡器10产生固定给定频率的方波脉冲，振荡器10的输出端C1提供时钟脉冲，输出端Q提供控制脉冲，控制脉冲频率低于时钟脉冲频率，两脉冲频率的比值为1∶2。振荡器10输出端Q的脉冲加到两计数器11和12上，这里，两计数器均为二进制计数器。该两计数器也彼此同步运行，用以控制多路转换器8和9。分别作为计数器11和12读数的函数，多路转换器8和9的转换状态是互不相干扰但却是各自明确随11和12的读数规定的。振荡器10输出端Q的输出脉冲加到多路转换器8的信号输入端。在该馈线上接有与门8′，与门8′的其它输入端则接到计数器12的最高位位置E上。只有当此位的位置处于“1”时，发射器才起作用。该位的位置是在测量和测试阶段之间转换。在测试阶段，发射器不工作，只询问接收器。根据计数器11计数读数的函数，脉冲从多路转换器8加到其中一个发光二极管4，该发光二极管4在该脉冲持续期间发光。该脉冲由有关的光敏元件7所接收，有关光敏元件7则借助于多路转换器9及计数器12对多路转换器9的控制受到准确询问，使其输出信号出现在多路转换器9的输出端上。(在此运行方式下，更确切地说，多路转换器9是作为多路信号分离器工作的。)顺便指出，两计数器11、12可用单个二进制计数器代替，再由此二进制计数器并行控制两多路转换器8、9。但为确保各元件无故障运行，最好还是采用两个分开的计数器。
多路转换器9的输出信号加到一个鉴定电路上，该鉴定电路一般以三个通道工作。一个通道基本上监控光脉冲的状态。第二个通道基本上监控两光脉冲之间的时间间隔。第三个通道监控两个其它通道。鉴定电路按下列方式构成。多路转换器9的输出信号加到比较器13的倒相或反相输入端，比较器13的同相输入端则由比较或参考值供应器14供应比较值或参考值。比较器13起倒相比较器的作用，其输出信号加到D触发器15的D输入端。该触发器15的时钟输入端C1接到振荡器10的输出端C1。触发器15的输出端Q接到一个异或门的一个输入端。(D触发器按这样的方式工作，即当一个时钟脉冲到达输入端C1时D触发器的转换状态发生变化，使其输出端Q达到其D输入端的逻辑电平。)第二个D触发器16的时钟输入端C1接至振荡器10的输入端C1。D触发器16的D输入端接到与非门18的输出端，与非门18的一个输入端则接到振荡器10的输出端Q，另一个输入端接到计数器12，即接到输出端E，输出端E附有计数器12的最高位位置。计数器11和12具有n个输出端，因而最高计数值达2n。因此发光二极管4和光敏元件7的数目m＝2n-1。这样，当计数器11、12完成一个计数周期时，多路转换器8、9因而两次完成所有可能转换状态的转换。
第二个触发器16的输出端Q接到异或门19的另一输入端。同样，触发器15、16的两个倒相输出端
Q接到另一个异或门23的两个输入端。异或门19、23两者的输出端都分别通过正向连接的二极管D1、D2接到积分阻容元件20、21或24、25上，该阻容元件的输出端(B点或C点)在各场合下接到比较器22或26的同相输入端。第二通道的比较器26也是一个倒相比较器。电阻器21′和25′并联于电容器21和25，确定电容器21、25的放电时间常数。二极管D1、D2防止电容器21、25通过异或门19、23的输出端放电。第一通道由元件15、19、D1、20、21、21′和22构成，第二通道由元件16、23、D2、24、25、25′和26构成。
第三通道有一个与非门17，与非门17的一个输入端接到触发器15的输出端Q，另一个输入端接到计数器12的输出端E。与非门17的输出端通过耦合电容器17′(此电容器只容许与非门17输出信号的动态部分通过)，接到第三积分阻容元件27、28，阻容元件27、28的输出端A则通过分压器(电阻器29)接到比较器22、26的两个倒相输入端。比较器22、26在各情况下控制一个继电器30、34，该两继电器在此情况下操动三个转换触点31、32、90或35、36、91。两个转换触点31、35系串联联接，该串联联接的一端接地，另一端接发光二极管33，发光二极管33的另一端则接一个电压源(图中未示出)。转换触点32、36、90、91都是控制某一装置、设备等用的触点，受本光栏控制装置的监控。图1所示的转换触点系处于不动作时的状态，即继电器不通电的情况。
此外，比较器22、26的两个输出在各情况下都分别接到异或门37的一个输入端，异或门37的输出通过放大器38控制另一个继电器39，继电器39有两个转换触点40、41。比较器26的输出加到异或门的倒相输入端(即倒相器37′)。相反，若有倒相器37′存在时，比较器26的同相输出端可接到异或门37的同相输入端。
还有另一个发光二极管42与转换触点40串联。转换触点41也是作为本电路的输出端，供实现上述复位功能之用。发光二极管43接到放大器38的输出端。最后，异或门37的输出系接到复位电路44上，下面即将结合图5详细介绍该复位电路。该复位电路(复位)的输出接线80系接到计数器11、12的复位输入端和触发器15、16上。
一有复位指令(逻辑电平0)出现，两触发器15、16和两计数器11、12即恢复到明确规定的状态，使两计数器和两触发器同步。继电器30通电且/或继电器34不通电时，转换触点90、91把工作电压加到线路77上。线路77与继电器39相连。继电器39可通过放大器38或转换触点90、91通电。线路77上还有一个转换触点74，在无事故运行时该触点处于闭合位置，如图1所示。该触点由继电器54操纵(见图5复位电路)。
图1的电路将结合图2的脉冲图予以介绍。图2是各选择信号的时间特性，图2中的编号相应于图1中各元件的编号。因此，例如，“Q(15)”为触发器15输出端Q的脉冲列。
振荡器10连续产生时钟脉冲C1(10)。在某一“测量阶段”，计数器12的输出端E处在逻辑1，因而在本实施例中，所说测量阶段经历振荡器10输出端Q的16个脉冲。
现在假定计数器11和12的读数为“1…000”(E处于1，所有其它计数器输出端处于0)。第一个脉冲Q(10)使两计数器11、12处于计数状态“100…01”，从而使两多路转换器8、9此时触发第一对有关的发光二极管和光敏元件。此外，第一脉冲Q(10)通过相应接通的多路转换器8给第一发光二极管4供应能量，而在通路2畅通无阻的情况下，光束照到第一光敏元件7上，于是光敏元件7发出一个电压脉冲，该电压脉冲通过多路转换器9加到比较器13上。相应的脉冲信号时序在图2中以“输出(9)”表示。比较器13将该脉冲列与(来自器件14)预定的阈值加以比较。若多路转换器9输出端信号的大小大于所说的阈值，则比较器13接转，但若小于阈值，则比较器13不接转。由于比较器13还有倒相作用，因而图2中的信号“输出(13)”在其输出端出现，从而使比较器13起倒相脉冲形成器的作用。逻辑1一出现在触发器15的输入端D，就在出现下一个时钟脉冲C1时反向，从而获得信号序列Q(15)和
Q(15)。这些信号就为信号Q(10)相对于比较器13输出端的信号为180度的相位所取代，它是根据D触发器的特性产生的。于是信号Q(15)构成了多路转换器9实际状态经过移相、倒相、被脉冲成形的信号。各脉冲代表2n-1对发光二极管和光敏元件中的一对，因为其余每一个脉冲Q(10)都能使计数器11、12接通，因而多路转换器8、9也相应地触发下一对发光二极管4和光敏元件7。
在测量阶段，触发器16在其D输入端接收脉冲
Q(10)，脉冲
Q(10)以移相形式代表光脉冲的规定值(12的E处于1)。触发器16的动作还造成相应的延迟或相位移。触发器15Q输出端的信号(实际值)与触发器16Q输出端的信号(规定值)彼此在异或门19加以比较。若两信号一样(两者为0或为1)，则门19的输出端带有一个0值。但若两信号不同，则门19的输出端带有一个1值，表明有故障存在。这种测量阶段的故障在图2中用阴影线表示。
假定光通路2在一点上受阻，从而使多路转换器9输出端的信号电平达不到阈值，则倒相比较器13的输出端相应地仍然处于1而不转到0，这在运行情况良好时理应如此。在相位移动的情况下，输出端Q(15)仍处于1，倒相输出端
Q(15)仍处于0。这样，在异或门19有(来自Q(15)的)一个1和(来自Q(16)的)一个0，从而使该门提供图2中用阴影线表示的“故障脉冲”。这时，触发器15、16的倒相输出端
Q相应地出现不同的状态(
Q(15)处于0，
Q(16)处于1)，从而使异或门23也提供相应的脉冲。这些脉冲这时就在阻容元件20、21、24、25上积累起来，从而使B点和C点上出现图2下方所表示的信号(B和C)。换句话说，只要无故障出现，该信号处于低电平，而一旦有故障出现，该信号就突然转到高电平上，然后基本上通过电容器21或25在电阻器21′、25′上的放电过程而慢慢下降。二极管D1、D2的作用是防止诸电容器按非规定方式通过异或门19和23的输出端放电。
在测量阶段共同设置在比较器22、26上的比较信号(图2中的曲线A)代表触发器15倒相输出信号
Q(与非门17使信号Q反相)的动态部分(电容器17′)累积和减少的情况。电容器28的放电时间常数由电阻器29确定。大致上等于放电电容器28的时间常数。这样，当(17输出端的)信号为连续方波信号时，在A点可以得出大体上恒定的信号，两比较器22、26即以该信号作为对比信号。一有故障出现，与非门17的输出信号有一个“脉冲间隔”，因而使信号A下降某一给定电平，从而使两比较器22、26的转换更灵敏。有若干连续的“脉冲间隔”时，信号A相应地进一步下降，从而使另两个通道的灵敏度相应增加。
故障一消除，比较器22的输出端处于0，从而使继电器30不通电。相反，在无故障运行的情况下，比较器26的倒相输出端处于1，从而使继电器34通电。这样，接到(黄色)二极管33的电路通过两开关31、35接通，二极管33发亮。通过倒相器37′，与非门37的两个输入端接收完全相同的信号，从而使其输出端处于0。因此，继电器39不通电，开关40处于闭合不动作的位置，从而使(绿色)发光二极管42发亮，但(红色)发光二极管43不亮。
在“正常”故障情况下(光路2或来自其它光源射到接收器上的光受阻)，比较器22、26两者都反转。继电器30吸动，继电器34回动。这时，借助于参照图5介绍的复位电路发出警报或使受监控的设备停转。令继电器30、34进行与上述相反的动作时，开关90、91的动作也反转，因而使继电器39通过线路77(开关74闭合)通电，从而使开关40、41动作反转，发光二极管42熄灭，(红色)发光二极管43亮起。
在某些故障情况下，例如，第一和/或第二通道19至22和/或23至26出现故障，异或门37的两个输入端接收同电平的信号，然后接转，从而使继电器39通过放大器38通电。(绿色)发光二极管42熄灭，(红色)发光二极管43亮起。开关40、41反转。这样，有两个不同途径(90/91或37/38)可使继电器39通电。
在上述“正常”故障的情况，如果接收器上具有足够光强，则某个光脉冲会消失或不出现。图2中标有星号的各点表示在实际上不应出现光脉冲的点上出现了光脉冲。这时在多路转换器9的输出端出现以阴影线表示的额外的脉冲。因此，该脉冲是在比较器13的输出端上消失，在触发器15的输出端Q上移相。借助于Q15(这时处于逻辑电平0)与Q(16)(逻辑电平1)的异或连接，故障脉冲再次出现在异或门19的输出端上。于是曲线B和C相应上升，曲线A相应下降，如第一故障所表现的那样。最后谈到的故障情况没有在图2中有关的曲线A、B、C上表示出来。
计数器12的输出端E-处于逻辑0，系统就处在测试阶段。无论是用计数器11的输出端E(这时与门省略掉)或是用与门8，多路转换器8或发射器1都以这样的方式停止工作即多路转换器的输入端都不接到任何输出端上或没有激发脉冲或激励脉冲(来自振荡器10的Q)到达发光二极管，从而后者没有一个接收触发信号。
但多路转换器9是要运转一个周期的，因而它询问光敏元件7至7m中之一有否接收(错误)信号。只要不是处在这种情况，多路转换器9输出端上就会有低电平信号出现，而且显然低于参考值供应器件14的阈值，因而在没有故障的情况下，倒相比较器13总是带有逻辑电平1。因此在触发器15的D输入端总是处于逻辑1，因而其输出端Q总是带有电平1，但在以后出现时钟信号C1的情况下并不反向。于是触发器15的输出端Q相应地总是带有一个逻辑0。
无论与非门18的其它输入端处于什么情况，通过计数器12输出端E的逻辑0，与非门18的输出端总是处于逻辑1的，因而触发器16相应地总是将其输出端Q转接到逻辑1，其倒相输出端
Q转接到逻辑0。因此，无故障出现时，异或门19、23的输入端都是具有相同的信号，因而它们的输出端带有一个逻辑0，从而，点B和C处于低电平。由于来自计数器12输出端E的逻辑0，与非门17总是处于逻辑1。但电容器17′不让此直流电压值通过，因而电容器28通过电阻器29放电，在A点的信号慢慢转到0。若在测试阶段多路转换器9的输出端出现故障信号(可能由于具有同等波长范围的外部光源发出的红外光，也可能由于电路中的故障元件引起的)，则多路转换器9输出端上就出现图2测试阶段以阴影线表示的信号。当然，只在某些故障情况下才出现后一种情况。这时，比较器13的输出端的信号电平就急剧下降至逻辑0，同时也导致触发器15上以相位移动的形式急剧下降(输出端Q)或产生正脉冲(
Q)。但触发器16并不受这种故障的影响，因而发生该故障时异或门19和23的输入端上具有不同的信号，从而它们的输出端附有带逻辑1的短期脉冲。前面已经谈过，这时在B和C点的信号突然上升，从而使比较器22、26再次起反应。
图3是发射-接收通道数为32(25)时发射器方面多路转换器的控制详图。在图3的实施例中采用了普通型4067多路转换器，这种多路转换器在各情况下仅能控制24＝16个通道。因此设了两个复用器8′和8″，该两个多路转换器在其控制输入端A、B、C和D接收计数器11(图1)的输出信号，如图4所示。在本实施例中，这些信号系以六个位位置A至F二-十进制编码形式出现的计数脉冲。这时在各情况下四位复用器8′和8″具有一个预定输入端V，这具有这样的作用，即只有当该输入端处于逻辑1时该多路转换器才履行其功能，而当该输入端处在逻辑0时，该多路转换器不将该信号从振荡器10转接到任何输出端上。测量/测试操作循环以这样的方式进行，即在其它多路转换器进入相应阶段之前，各专用的多路转换器8′、8″都具有一个完整的带测量阶段和测试阶段的操作循环。为此，利用了计数器11的输出端E和F，该等输出端由与门45彼此连接起来并加到第一多路转换器8′的预定输入端V上。但第二多路转换器8″系通过与门46获得信号E与经倒相器47倒相的信号的组合信号或联合信号供应，即E×
F，图4中也列出了该信号。因为只要E×
F处于逻辑1，多路转换器8′就进行其周期性转换操作，从而使各发光二极管40至42n-1]]>都依次被激活。在此期间，E×
F信号处于逻辑0，因而使第二多路转换器8″不工作。于是多路转换器8′相应地履行第一测试阶段的任务，随后第二多路转换器8″履行其测量阶段的任务(测量2)，然后再履行测试阶段的任务(测试2)。
因此用六位计数器16就可以控制32个发光二极管420]]>至
。若只采用16个二极管，信号E就直接接到多路转换器8′的预定输入端V上，如虚线48所示。也可采用换向开关，这样，系统就可以按需要用16或32个通道控制。当然，系统也可相应地扩大成具有更多通道的系统。
图3中，驱动晶体管49系接在多路转换器8′、8″的输出端与诸二极管之间。这样，诸发光二极管的阴极彼此相互连接，各连接点通过电阻器50接地。各二极管的阳极都分接一个电阻器，各该电阻器的另一端都接地。
图5是复位电路44更详细的线路图。图中也画出了诸继电器30、34、39连同它们的转换触点90、32、91、36和41，这些虽然在图1中分别示出，但在功能上也都属于复位电路的一部分。复位电路总共用八个继电器控制，即继电器30、34、39和继电器54、55、56、57、58。继电器56、57和58分别通过继电器30、34、39的转换触点32、36、41通电。继电器30、34、39断电时，其相应的触点32、36、41不通电，但该诸继电器通电时，电源线59的正激磁电压(在些为24伏)就加到相关的继电器56、57、58上。图5中的所有转换触点都表示在静止状态。在各情况下，继电器56、57、58分别控制一对开关60、61或62、63或64、65。诸开关60、62、64与复位键66串联，联接到电源电压(线路59)正极。若继电器56和58处在静止状态，则开关60、64脱离复位键66。在通电状态下，开关60、64与复位键接通。开关62在继电器57静止状态时与开关60接通，在继电器57通电时脱离开关60。66、60、62、64串联联接后接到线路67。
三个开关61、63、65也是串联联接，开关61在静止状态时与线路68相连。处在不工作状态时，开关63打开，开关65闭合，因而与开关63连通。还有一个继电器69与所述三个开关61、63、65串联。这里继电器69有三个激活的开关用以控制设备的各项功能。线路68可以按需要进行接地或接至电源正极上。继电器69的另一端可以接电源负极或接地。若所有三个开关61、63、65闭合，即继电器61、65断电，继电器34通电，则继电器69通电，于是开始对规定设备进行控制(操作)。若一个或多个继电器56、57或58改变上述状态，则继电器69回动，从而使，例如，受监控的设备停止操作。
出现故障时，若继电器56、58同时通电，继电器57断电，则按压复位键66时，线路67上就有正电位。
若由于元件出故障，异或门37起反应，则这时只有一个继电器30或34改变其原有状态，从而相应地只有继电器56或57改变其原有状态。于是串联联接的60、62、64由于其中一个开关打开而中断，因而在这种故障情况下不可能复位(键66)。
复位过程系由下面即将介绍的诸元件进行的。继电器54接在线路67和地或OV之间。电阻器70与电容器71串联然后并接在继电器54两端。电阻器70与电容器71的公共接点通过二极管72接到继电器54与线路67相连接的一端。继电器54也控制着两个开关，即73、74。在图示的静止状态下，开关触点73与电阻器75相连，电阻器75的另一端接地或接至OV。继电器54通电时，开关73与线路67相连。于是开关73的第三个端子通过电容器76接到继电器55上，继电器55的另一端则接地或接OV。
继电器54的第二个开关74将电源电压接到线路77上(静止状态)或接到并联联接的电阻器78和电容器79上，再接到接头或端子80上(继电器通电时)。然后接头80传送复位信号，复位信号使触发器15、16复位，也使计数器11、12复位(图1)。只要继电器54不通电，因而开关74处在图中所示位置，则继电器39就可通过开关90和/或91通电。更详细的情况将接合图7予以介绍。
继电器55也有两个开关81、82，前者不工作时打开。开关81闭合时将线路67和线路59连接起来，因而将电源电压加到线路67上，不受诸开关60、62、64、66的影响。
在不工作状态下，开关82闭合，从而将供电电压(在这里为12伏)接到供电给发射器的供电接点83。所述+12伏电压由齐纳二极管84保护，并由两个电容器85、86加以滤波。
现在介绍一下图5复位电路的工作情况。只要没有故障出现，图5的电路就处在下列状态继电器30、56、39、58和54、55、69已回动，其各有关开关处于图示的位状态。但继电器34、57通电，开关36闭合，开关62、91打开，因而开关62切断复位键66至线路67的通路，从而按压复位键时就不起作用。开关63、61和65的闭合使去继电器69的电路接通，于是继电器69通电，其有关开关闭合，触发设备按规定的要求动作。开关90、91打开，从而使继电器39不通电。
这时如果发生故障，则至少诸继电器30、34、39中的一个，因而诸继电器56、57、58中的一个就要改变状态。先谈谈“正常”故障的情况，例如光栏控制装置中断。这时诸继电器30、34、39、56、57和58改变状态，即继电器30、39、56、58吸动，继电器34、57回动。这样开关61、63、65使供电给继电器69的电路中断;因而继电器69回动，设备停止工作。同时开关60、62、64接通控制复位键66的电路。这时若按压复位键66，则只要按压动作持续着，就有正向供电电压通过线路67，从而通过继电器54，于是继电器54吸动。这时电容器71也充电，确保继电器54自保持吸动一段时间。继电器54的吸动使开关73搭到另一个接点上，通过电容器76给继电器55提供短时脉冲给继电器55，于是继电器55短暂地吸动。开关82打开，短暂地切断发射器的电源，使发射器再不能发出光脉冲。在此短短的时间内，开关81再次给继电器54提供正向电源电压，因而电容器71按明确规定的时间进行的充电不受按压复位键时间长短的影响，从而精确规定了继电器54自保持吸动的时间。继电器54的吸动使开关74改变状态，于是端子80就接地或接到地电位上，从而使计数器11、12和触发器15、16复位。若原先检测出的故障，例如“光栏控制装置”的遮断已被消除，则图5的复位电路就按上述复位过程被转换而恢复到原来所述的状态，即继电器30、39、56、58回动，同时继电器34、57吸动。但如果仍有故障存在，例如“光栏控制器”仍处于遮断状态，则在复位之后，继电器30、34、39和50、57、58不返回原状，因而不可能在复位的过程中即刻使受监控的设备恢复工作。
若两计数器不同步计数，则这时由于发光二极管4的发光过程不与光敏元件的转接过程一致，会出现另一种“故障”。这种故障情况将以上述电路用上述处理光栏控制装置的方式进行处理。
前面已经谈过，当两个通道(比较器22、26的输出端)载有相同信号时，异或门37会起反应，即考虑到反相器37′，门输入端的信号是不相同的。如果两通道中的一个已经切断，例如由于元件失灵，则会出现这种故障。这时继电器39除可通过开关90、91、74通电外，也可以通过异或门37和放大器38通电。在此故障情况下，两继电器30、34不改变状态，因而继电器56、57也不改变状态，从而按钮开关66至线路67的电路仍然不通。因此这时再不能用靠按压键66的方法进行复位。所以元件出故障不会模拟出完全令人满意的控制过程。只有当三个继电器30、34、39从而继电器56、57、58全都改变状态才可能进行复位。
图7是本发明略为经过修改的电路图。为简明起见，图7中省略了图1中诸元件1至16和18，这些元件也是图7中所需要的。需要完整的电路时，可将门17、19和23的接头或端子接到图1中诸元件15、16和12的端子或接头。图7的鉴定电路中比较器22、26及以下的元件(编号为17至26的元件)都与图1实施例的相当，因此采用相应的编号。和图1不同的是，图7中分压器29的抽头系分别通过电阻器96、97接到比较器22、26的同相输入端。此外比较器22、26的输出都分别通过反馈电阻器98、99反馈到各自的同相输入端。比较器22的输出端通过电阻器100接到晶体管102的基极，偏置电压则通过电阻器101加到该基极上。鉴于比较器22各输入端的极性与图1中的相比已经相互对调，其各输出信号相对于图1中的来说是倒相了的。因此有故障出现时(信号A＞信号D)，比较器22的输出端有低电平信号(例如地电位)。在此情况下，晶体管102的基极电位通过分压器101、100的降压作用而下降，从而使晶体管102导通，继电器30通电。这样，晶体管102起了倒相放大器的作用。与图1的实施例相比，这里是经过了两个倒相，结果得出了与图1继电器30同样的转接状态。为更清楚地突出各继电器与其转换触点的关系，我们给该诸继电器及有关触点标以K1至K5的符号。
与图1的实施例相比，在比较器26的第二通道上，各输入端子或接头又是彼此对调，因而图7中的比较器26是设计成同相放大器的。比较器26的输出端接到由电阻器103和电阻器104、105组成的分压器。电阻器103的另一端接电源。电阻器104、105的公共接点接至晶体管106的基极，电阻器105的另一端接地。在无故障运行的情况下(信号C＜信号A)，比较器26接转，且由于各电阻器103、104、105和晶体管106所选定的规格，继电器34通电。但在有故障的情况下，比较器26的输出电位处于低电平，因而晶体管106也截止，继电器34不通电。至于对加到异或门37的信号，晶体管106起倒相放大器的作用(对应于图1的倒相器37′)，因为当晶体管106接转或选通时，有低电平信号加到门37上，反之亦然。
继电器32、36、41和继电器54、55及其有关组件(70至81)与图1实施例的相对应，因而这里不再介绍。但在继电器39的控制和后面要谈到的若干组件方面与图1是有所不同的。
在图7的实施例中，并联开关90、91是和开关74串联，该串联联接介在继电器39的一个端子和地之间。图7中的所有各开关也表示其各继电器断电时的状态。因此在无故障情况下运行时，两开关90、91是打开着的，开关74处于图示不工作的状态。出现故障时，继电器30和/或34两者或其中一个改变状态，于是有关开关90、91改变状态，从而使继电器39通过其接地连线而通电。
结合图5来看，在复位过程中，继电器54(K4)通电一段时间，于是开关74也改变状态。由两个彼此交叉互连的与或门110、111组成的触发电路是为了确保在改变状态或转接时不致使继电器39再次回动。只要开关74处在不工作的位置，与非门110的控制输入端通过电阻119就处在供电电压电位下。一旦继电器54通电而使开关触点74转态时，与非门110的控制输入端的电位就通过与之相连的电阻器120与电容器121的并联电路而下降，因为电阻器119、120作为分压器系介在电源电压和地之间。这时与非门110的输出端载有高电平信号。此电位通过电阻器117加到晶体管109的基极，使继电器39的接地线接转或选通。因此有故障出现而开关74打开时，继电器39仍然通电。这样触发器110、111保证了继电器39的自保持作用。继电器54通电时接转到与非门110控制输入端的地电位还到达倒相器118的输入端，倒相器118的输出端即为线路80，线路80上载有传送到触发器15、16和计数器11、12的复位信号。
若在复位过程中继电器54在电容器71确定的自保持时间之后再次回动因而开关74返回其不工作的位置，触发器110、111仍然保持在原先的转接状态，这使继电器39保持通电。在复位之后一恢复到无故障运行时，触发器110、111应转接，使继电器39可回动(置定作用)。
为达到此目的，采用了由电阻器116、并联联接的电阻器114或电容器115及串联联接的转换触点94、95组成的分压器来控制另一个与非门111的控制输入。转换触点94由继电器30控制，触点95由继电器34控制。两触点94、95与电阻器114串联联接，触点95的另一端接地。电阻器116的另一端接电源正极。开关触点94不工作时闭合，开关触点95不工作时打开。出现故障时(这时开关触点94和/或95打开)，电阻器114与地隔离，因而电源电压加到与非门111的控制输入端。若与非门110的输出端处于高电平，则在此转接状态下在门111的两个输入端都有高电位，因而其输出端处于低电位。为消除故障而转接开关94、95时，与非门116的控制输入端被迫处于低电位，从而使其输出端处于高电位。这样，与非门110的两个输入端都处于高电位。使触发器110、111改变状态，与非门110的输出端处于低电位，因此晶体管109截止，继电器39回动。这时就可以继续正常运行。
此外异或门37的输出端通过电阻器107接到晶体管109的基极。在上述诸故障的情况下，异或门37一选通，其正输出电位就通过电阻器107传到晶体管109的基极，从而使晶体管109再次选通，继电器39通电。
继电器39还通过其所控制的开关40自保持。该开关也位于继电器39的馈线上。若继电器39已经通过开关90或91或通过晶体管109而吸动，开关40也改变状态。只有在复位过程中才不能用转接开关74的方法进行自保持。
为控制(黄色)发光二极管33加设了下列电路部件。将并联联接的电阻器112和电容器113接到与非门111的控制输入端，该并联联接的另一端通过一个线路接到发光二极管33，同时通过串联联接的开关31、35接地。开关31、35只要有一个打开，正电位就通过电阻器116和112(其另一端也接电源)加到发光二极管的一端。因此发光二极管亮不起来。只有当开关31、35都闭合，接地连线畅通，发光二极管才再次发亮。由于这些开关都与继电器30或34有关，所以只有当无事故运行时它们才闭合。至于与非门111的控制输入端，在开关94、95和31处于闭合状态时，电阻器114和112彼此并联，该并联联接与电阻器116一起形成分压器。令这些电阻器取一定的规格就可以确定与非门111的触发电压，使得只有当四个开关94、95、31、35都闭合时，该与非门才转接。
图6是个别继电器根据图7绘制的转接状态的时间图，各符号具有下列对应关系继电器30K1，继电器34K2，继电器39K3，继电器54K4，继电器55K5。出现故障时，K1和K3通电，K2回动。按压复位键66(图5)，K4通电，产生复位信号“复位”(开关74，图7)。过一段时间t1后，K5通电，切断发射器的电源。K5再回动时，发射器又得到供电。计数器11、12和触发器15、16都已复位，因而这时可以开始正常运行，K1和K3回动，K2通电。
权利要求
、说明书和附图中所阐述的全部技术细节无论是单独的或任意结合的，都可构成本发明不可或缺的组成部分。
权利要求
1.一种光栏控制装置，该光栏控制装置具有若干与各自相对应的(光)发射器和(光)接收器、一个控制电路和一个鉴定电路，该控制电路周期性地起动发射器/接收器对，该鉴定电路在第一通道检验某一发射器工作时有关接收器是否起反应，而在第二通道时，尽管某一接收器不工作，仍要检验有关接收器是否起反应，该光电控制装置的特征在于，设有第三通道，该第三通道能对接收器输出信号的动态部分作出响应，且出现故障时会提高第一和第二通道反应的灵敏度。
2.如权利要求
1的光栏控制装置，其特征在于，鉴定电路周期性地和交替地经历测量阶段和测试阶段，在测量阶段，发射器和接收器受激发，在测试阶段，发射器不工作，接收器工作。
3.如权利要求
1或2的光栏控制器，其特征在于，光栏控制装置所控制的设备的个别元件(例如，电动机保护，继电器)在功能上结合到鉴定电路中。
4.如权利要求
1至3的光栏控制装置，其特征在于，加到三个通道的输入信号系按数字脉冲的形式进行处理，其中三个通道在各情况下具有递加积分器和递减积分器，数字输入信号即用该等积分器变换成模拟信号，此外三个积分器的输出信号系加到两个比较器上，该两个比较器的输出信号也是数字信号，第三通道积分器的输出信号作为该两个比较器的参考值。
5.如权利要求
4的光栏控制装置，其特征在于，接收器的输入信号系在一个比较器中与可调节的阈值比较，其中该比较器的输出信号系加到一个触发器的D输入端，该触发器的输出表示接收器输出信号的数字化实际值，此外，还设有第二个D触发器，发射器的激发脉冲即加到该第二个D触发器上，该D触发器的输出信号表示有光脉冲出现时的规定值，其中该输出信号在异或门中加以比较，该异或门的输出即为第一通道的输入信号，触发器的倒相输出加到另一个异或门，该异或门的输出即为第二通道的输入信号，第一个触发器的输出信号在测量阶段即为第三通道的输入信号。
6.如权利要求
4或5的光栏控制装置，其特征在于，第一通道的输出信号总是与第二通道的输出信号相反，个别元件出故障的情况例外。
7.如权利要求
6的光栏控制装置，其特征在于，在各情况下第一和第二通道的输出信号各控制一个继电器，在无故障运行期间，其中一个继电器通电，另一个继电器断电，与该各继电器有关的转换触点只有当一个继电器通电，另一个继电器断电时才可以通过光栏控制装置监控使设备或装置运转。
8.如权利要求
6或7的光栏控制装置，其特征在于，第一和第二通道的输出信号系在另一个异或门中彼此加以比较，当由于元件出故障而使第一和第二通道彼此同相时，该另一个异或门起反应，这时光栏控制装置所监控的装置或设备就停下来。
9.如权利要求
8的光栏控制装置，其特征在于，设有第三个继电器，该继电器一方面可通过异或门使其通电，另一方面还可通过改变与第一和第二通道有关的继电器的转换触点的状态使其通电，该第三个继电器由于具有自保持触点而且通过至少另一个转换触点也可以使光栏控制装置所监控的设备或装置停下来，此外自保持触点还使装置或设备只能通过按压复位键才能恢复工作。
10.如权利要求
1至9中的一个或多个权利要求
的光栏控制装置，其特征在于，设有复位电路，按压复位键后，该复位电路使各计数器和触发器恢复到明确规定的初始状态，复位之后，只有光栏控制装置无事故或无故障运行，光栏控制装置所监控的装置或设备才能投入运行。
专利摘要
用三个通道(信号A、B、C)工作的一个光缆控制装置。一个通道监控是否也收到发射出的光脉冲。第二个通道监控在光脉冲间隔时间内是否还错误地接收光脉冲。第三个通道监控其它两个通道，特别是有故障出现时调整它们的灵敏度。三个通道在脉冲形信号，即数字输入信号的情况下按模拟方式工作。第三个通道系动态通道，它只响应其输入信号的动态部分。
文档编号G08B13/183GK87100371SQ87100371
公开日1987年7月29日 申请日期1987年1月20日
发明者埃尔桑·萨利姆 申请人:洛迦诺电子工业股份有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan