Title:
Optischer Sensor
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, zum Nachweis von Objekten in einem Erfassungsbereich mit mindestens einem Sender zum Aussenden von Sendelicht, mit einer Sendeoptik zum Leiten des Sendelichts in den Erfassungsbereich, mit mindestens einem Detektor zum Nachweisen von aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltem Sendelicht, mit einer Detektionsoptik zum Leiten von aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltem Sendelicht auf den Detektor, mit einer Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern des Senders und zum Ermitteln mindestens eines Nachweissignals mindestens auf Grundlage der von dem Detektor aufgrund des nachgewiesenen Lichts gelieferten Detektorsignale. Der erfindungsgemäße optische Sensor ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Monitordetektor vorhanden ist zum Überwachen einer aktuellen Intensität des von dem Sender abgestrahlten Sendelichts, wobei der Monitordetektor benachbart zu dem Detektor angeordnet ist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Ansteuern des Senders und/oder zum Ermitteln des Nachweissignals unter Berücksichtigung eines von dem Monitordetektor gelieferten Monitorsignals. embedded image




Inventors:
Büttner, Sven (12277, Berlin, DE)
Lützkendorf, Rainer (12587, Berlin, DE)
Teichert, Ralf (10965, Berlin, DE)
Bartsch, Stephan (12207, Berlin, DE)
Lindenthal, Hartmut (12099, Berlin, DE)
Application Number:
DE102016121204A
Publication Date:
05/09/2018
Filing Date:
11/07/2016
Assignee:
Pepperl + Fuchs GmbH, 68307 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102009042609A1N/A2011-03-24
DE10231178A1N/A2004-02-12
DE19704793A1N/A1998-08-13
DE4402642A1N/A1995-08-10
DE4126601A1N/A1993-02-18
DE4102152A1N/A1992-07-30
DE2247053A1N/A1974-05-22
DE2059656A1N/A1972-06-29



Foreign References:
EP22370642010-10-06
EP28434462015-03-04
Attorney, Agent or Firm:
Schiffer, Axel, Dipl.-Phys.Univ. Dr.rer.nat., 80335, München, DE
Claims:
Optischer Sensor, insbesondere Lichtschranke, zum Nachweis von Objekten in einem Erfassungsbereich
mit mindestens einem Sender (10) zum Aussenden von Sendelicht (12),
mit einer Sendeoptik (14, 16) zum Leiten des Sendelichts (12) in den Erfassungsbereich (18),
mit mindestens einem Detektor (20) zum Nachweisen von aus dem Erfassungsbereich (18) zurückgestrahltem Sendelicht (22),
mit einer Detektionsoptik (14, 16, 24) zum Leiten von aus dem Erfassungsbereich (18) zurückgestrahltem Sendelicht (22) auf den Detektor (22),
mit einer Steuer- und Auswerteeinheit (30) zum Ansteuern des Senders (10) und zum Ermitteln mindestens eines Nachweissignals (32) mindestens auf Grundlage der von dem Detektor (20) aufgrund des nachgewiesenen Lichts gelieferten Detektorsignale (26),
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Monitordetektor (28) vorhanden ist zum Überwachen einer aktuellen Intensität des von dem Sender (10) abgestrahlten Sendelichts (12), wobei der Monitordetektor (28) benachbart zu dem Detektor (20) angeordnet ist und
dass die Steuer- und Auswerteeinheit (30) eingerichtet ist zum Ansteuern des Senders (10) und/oder zum Ermitteln des Nachweissignals (32) unter Berücksichtigung eines von dem Monitordetektor (28) gelieferten Monitorsignals (42).

Optischer Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der Detektor (20) eine Mehrzahl von Segmenten aufweist und
dass der Monitordetektor (28) gebildet ist durch mindestens ein, insbesondere genau ein, Einzelsegment des Detektors (20).

Optischer Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik und die Empfangsoptik gemeinsame Komponenten, insbesondere einen gemeinsamen halbdurchlässigen Spiegel (14) und/oder eine Sende-/Empfangslinse (16), aufweisen.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeoptik und die Empfangsoptik eine Koaxialoptik aufweisen.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil (36) des von dem Sender (10) ausgesandten Sendelichts direkt auf den Monitordetektor (28) trifft.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass optische Mittel (34) vorhanden sind zum Leiten eines Teils des Sendelichts (36) auf den Monitordetektor (28).

Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, die optischen Mittel mindestens ein Reflexionselement (34), eine Linse und/oder einen Lichtleiter aufweisen.

Optischer Sensor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die Empfangsoptik einen Hohlspiegel (24) aufweist und/oder
dass das Reflexionselement (34) innerhalb einer Reflexionsfläche des Hohlspiegels (24) positioniert ist.

Optischer Sensor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Reflexionselement (34) mit dem Hohlspiegel (24) als einstückiges Teil, insbesondere als beschichtetes Kunststoffformteil, gebildet ist.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, der Detektor (20), der Monitordetektor (28) und der Sender (10) auf ein und derselben Platine (44) angeordnet sind.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (20) eine Mehrzahl von Detektorsegmenten aufweist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit (30) eingerichtet ist zum jeweils einzelnen Auswerten der Signale der Detektorsegmente.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor (20) eine Mehrzahl von Detektorsegmenten aufweist und dass mindestens einige der Detektorsegmente dauerhaft oder variabel miteinander verschaltet sind

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendoptik und die Empfangsoptik als ein einziges teilweise beschichtetes Kunststofformteil gebildet sind.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (30) eingerichtet ist zum Ändern einer Verstärkung des Empfangssignals, welches auf das aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltes Sendelicht (22) zurückgeht, und/oder einer Sendeleistung des Senders (10) in Abhängigkeit des Monitorsignals (42).

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und Auswerteeinheit (30) eingerichtet ist zum Konstanthalten des Empfangssignals.

Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, der als Reflexionslichtschranke (100) mit einem Reflektor (46) ausgebildet ist.

Description:

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, zum Nachweis von Objekten in einem Erfassungsbereich nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßer optischer Sensor weist auf: mindestens einen Sender zum Aussenden von Sendelicht, eine Sendeoptik zum Leiten des Sendelichts in den Erfassungsbereich, mindestens einen Detektor zum Nachweisen von aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltem Sendelicht, eine Detektionsoptik zum Leiten von aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltem Sendelicht auf den Detektor und eine Steuer- und Auswerteeinheit zum Ansteuern des Senders und zum Ermitteln mindestens eines Nachweissignals mindestens auf Grundlage der von dem Detektor aufgrund des nachgewiesenen Lichts gelieferten Detektorsignale.

Eine Schwierigkeit bei optischen Sensoren, die die Intensität von zurückgestrahltem Sendelicht auswerten und bei festzulegenden Schaltschwellen ein Nachweissignal ausgeben, besteht darin, dass eine niedrige Intensität von zurückgestrahltem Sendelicht auch verursacht sein kann durch eine Altersdegradation des Senders oder einer aufgrund von Strom- und/oder Temperaturschwankungen absinkenden Sendeleistung des Senders. Insbesondere Temperaturschwankungen können bei Sendedioden Variationen der Sendeleistung bis in den oberen zweistelligen Prozentbereich verursachen.

Besonders relevant ist dieses Problem wenn transparente Objekte, wie beispielsweise transparente Folien, überwacht werden sollen, weil sich wegen der Transmission des Sendelichts das Detektorsignal im Erfassungsbereich vorhandener Folie von dem Detektorsignal bei freiem Erfassungsbereich nicht stark unterscheidet. An sich kann aber auch damit umgegangen werden, wenn der Erfassungsbereich in hinreichend kurzen Abständen frei wird und der Sensor sich auf die jeweils bestehende Sendeleistung des Senders einlernen kann und/oder die Sendeleistung nachgestellt werden kann. Bei bestimmten Anwendungen ist aber gerade dieses nicht der Fall, beispielsweise wenn transparente Endlosfolien auf einen Folienabriß hin zu überwachen sind.

Es ist bekannt, bei optischen Sensoren einen zusätzlichen Empfangspfad mit identischen Bauteilen vorzusehen, wobei der Empfänger an einer Stelle untergebracht ist, an die direkt Sendelicht oder Streulicht fällt, nicht aber Empfangslicht, also Licht, das unterschiedliche Eigenschaften bei der Objektdetektion aufweist. Beispielsweise kann dicht neben dem Sender ein Testdetektor angebracht sein. Dabei kann die Schwierigkeit bestehen, dass die Signale des Haupt- und Testdetektors wegen an den Orten dieser Detektoren lokal unterschiedlicher Bedingungen, insbesondere lokal unterschiedlicher Temperaturen, nicht gut vergleichbar sind.

Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, einen optischen Sensor bereitzustellen, bei dem eine größere Betriebssicherheit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch den optischen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Der optische Sensor der oben angegebenen Art ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass mindestens ein Monitordetektor vorhanden ist zum Überwachen einer aktuellen Intensität des von dem Sender abgestrahlten Sendelichts, wobei der Monitordetektor benachbart zu dem Detektor angeordnet ist und dass die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Ansteuern des Senders und/oder zum Ermitteln des Nachweissignals unter Berücksichtigung eines von dem Monitordetektor gelieferten Monitorsignals.

Vorteilhafte Varianten des erfindungsgemäßen optischen Sensors werden im Folgenden, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung und den abhängigen Ansprüchen, beschrieben.

Das Sendelicht kann grundsätzlich jede Art von elektromagnetischer Strahlung sein, die bei optischen Sensoren zum Einsatz kommt. Insbesondere kann es sich um elektromagnetische Strahlung aus dem sichtbaren und dem infraroten Bereich handeln.

Als Sender kommen alle Einrichtungen in Betracht, die die elektromagnetische Strahlung im gewünschten Spektralbereich mit hinreichender Intensität abstrahlen. Besonders bevorzugt werden Halbleitersender, beispielsweise also Leuchtdioden oder Laserdioden, verwendet.

Für die Sendeoptik können prinzipiell alle Arten von strahlmanipulierenden Mittel verwendet werden, in oder mit denen die Richtung der elektromagnetischen Strahlung beispielsweise durch Brechung, Beugung und/oder Reflexion beeinflusst wird. Insbesondere kann die Sendeoptik Linsen, Spiegel und/oder Lichtleitfasern aufweisen.

Als Detektoren und/oder als Monitordetektor können alle Nachweiseinrichtungen verwendet werden, mit denen das Sendelicht quantitativ nachgewiesen werden kann. Besonders bevorzugt kommen Halbleiterdetektoren, insbesondere Photodioden, zum Einsatz. Im Folgenden wird der Monitordetektor auch als Monitordiode bezeichnet.

Das Zurückstrahlen des Sendelichts kann insbesondere ein Streuen und/oder Reflektieren des Sendelichts sein.

Unter dem Begriff des Erfassungsbereichs wird derjenige Raumbereich verstanden, in den die Sendeoptik das Sendelicht leitet, der also von der Sendestrahlung durchsetzt wird, wobei außerdem von Objekten in diesem Raumbereich zurückgestrahltes Sendlicht von der Empfangsoptik aufgenommen und zum Detektor geleitet werden kann. Beispielsweise ist bei Reflexionslichtschranken der Erfassungsbereich der Raumbereich zwischen dem mindestens einen Sender und dem mindestens einen Reflektor.

Für die Detektionsoptik zum Leiten des aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahltem Sendelichts auf den Detektor können prinzipiell alle Arten von strahlmanipulierenden Mittel verwendet werden, in oder mit denen die Richtung der elektromagnetischen Strahlung beispielsweise durch Brechung, Beugung und/oder Reflexion beeinflusst wird. Insbesondere kann die Detektionsoptik Linsen, Spiegel und/oder Lichtleitfasern aufweisen.

Als Steuer- und Auswerteeinheit grundsätzlich können alle Arten von intelligenten Elektronikkomponenten verwendet werden. Insbesondere kann es sich um programmierbare Einrichtungen handeln. Besonders bevorzugt werden Mikrocontroller verwendet.

Mit dem Merkmal, dass der Monitordetektor benachbart zu Detektor angeordnet sein soll, soll zum Ausdruck gebracht werden, dass der Detektor jedenfalls so in der Nähe des Detektors angeordnet ist, dass der Monitordetektor im Wesentlichen denselben äußeren Bedingungen, die auf seine Funktion einen Einfluss haben, insbesondere also derselben Temperatur, ausgesetzt ist.

Dass die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet ist zum Ansteuern des Senders und/oder zum Ermitteln des Nachweissignals unter Berücksichtigung eines von dem Monitordetektor gelieferten Monitorsignals bedeutet, dass das von dem Monitordetektor gelieferte Monitorsignal in irgendeiner Weise in die Berechnung oder Ermittlung des Nachweissignals eingeht. Mit anderen Worten taucht im Algorithmus, mit dem das Nachweissignal bestimmt wird, an irgendeiner Stelle das Monitorsignal auf und es bestehen Situationen, in denen die Änderung der Größe des Monitorsignals sich auf das Nachweissignal auswirkt, beispielsweise ob der Sensor den Nachweis eines Objekts im Erfassungsbereich ausgibt oder nicht.

Als ein Kerngedanke der Erfindung kann erachtet werden, einen Teil des Sendelichts nicht in den Erfassungsbereich zu leiten, sondern, insbesondere im Inneren eines Gehäuses, in dem der optische Sensor untergebracht ist, auf einen als Monitordetektor bezeichneten weiteren Detektor zu leiten, der im Wesentlichen denselben äußeren Bedingungen, insbesondere derselben Temperatur, unterliegt wie der Detektor.

Als ein Vorteil der Erfindung kann angesehen werden, dass mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine sehr gute Korrekturmöglichkeit der von dem Detektor gelieferten Signale bereitgestellt wird. Die Sicherheit des Nachweises von Objekten, zum Beispiel bei Reflexionslichtschranken, kann durch diese Maßnahme deutlich gesteigert werden, ohne dass der Erfassungsbereich in regelmäßigen zeitlichen Abständen zum erneuten Nachstellen oder Nachregeln der Sendeleistung der Detektorverstärkung und/oder der Schaltschwellen frei werden muss.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist deshalb, dass der optische Sensor auch dort zum Einsatz kommen kann, wo kontinuierliche transparente Medien, wie beispielsweise transparente Endlosfolien im Erfassungsbereich überwacht werden müssen. Ein Bandabriss einer solchen Folie kann mit dem erfindungsgemäßen Sensor erkannt werden.

Grundsätzlich kann der Monitordetektor ein einzelner Detektor, beispielsweise eine einzelne Photodiode sein. Besonders vorteilhaft ist der Monitordetektor eine Detektor von identischem Typ wie der eigentliche Detektor. Die Signale des Monitordetektors und des eigentlichen Detektors sind dann besonders gut vergleichbar. Eine besonders bevorzugte Variante der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor eine Mehrzahl von Segmenten aufweist und dass der Monitordetektor gebildet ist durch mindestens ein, insbesondere genau ein, Einzelsegment des Detektors. Die Monitordiode kann also in den Mehrsegmentdetektor integriert sein. Das Merkmal, dass der Monitordetektor benachbart zu dem Detektor angeordnet ist, lässt sich so besonders elegant und einfach verwirklichen und für den Monitordetektor und den Detektor können so sehr zuverlässig gleiche physikalische Eigenschaften und gleiche Umgebungsbedingungen erzielt werden.

Besonders kompakte Anordnungen können bei dem erfindungsgemäßen optischen Sensor erzielt werden, wenn die Sendeoptik und die Empfangsoptik gemeinsame Komponenten, insbesondere einen gemeinsamen halbdurchlässigen Spiegel und/oder eine Sende-/Empfangslinse, aufweisen. Besonders bevorzugt ist es in dieser Hinsicht außerdem, wenn die Sendeoptik und die Empfangsoptik eine Koaxialoptik aufweisen.

Bauraum in einem Gehäuse des optischen Sensors kann eingespart werden, wenn optische Mittel vorhanden sind zum Leiten eines Teils des Sendelichts auf den Monitordetektor. Beispielsweise können als optische Mittel mindestens ein Reflexionselement, eine Linse und/oder einen Lichtleiter vorhanden sein. Die Strahlwege können auf diese Weise sehr kompakt im Gehäuse untergebracht werden.

Grundsätzlich ist aber auch möglich, dass ein Teil des von dem Sender ausgesandten Sendelichts direkt auf den Monitordetektor trifft. Bei dieser Variante werden keine zusätzlichen optischen Komponenten benötigt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Empfangsoptik einen Hohlspiegel auf und/oder das Reflexionselement ist innerhalb einer Reflexionsfläche des Hohlspiegels positioniert. Von der Sendediode wird also ein Teilstrahl direkt auf den Hohlspiegel geleitet und von dort auf den Mehrsegmentdetektor reflektiert. Der Hohlspiegel kann dazu an dieser Stelle speziell geformt sein. Dadurch kann mit geringem Komponentenaufwand ein im Vergleich zu anderen Lösungen, z.B. mit Lichtleitern, platzsparender Aufbau erreicht werden.

Das mindestens eine Reflexionselement kann mit dem Hohlspiegel als einstückiges Teil, insbesondere als beschichtetes Kunststoffformteil, gebildet sein.

Besonders platzsparende Anordnungen der Komponenten sind außerdem möglich, wenn der Detektor, der Monitordetektor und/oder der Sender auf ein und derselben Platine angeordnet sind.

Wenn der Detektor eine Mehrzahl von Detektorsegmenten aufweist kann die Steuer- und Auswerteeinheit dazu eingerichtet sein, die Signale der Detektorsegmente jeweils einzelnen auszuwerten.

Bei vorteilhaften Varianten sind sind bei einem Detektor mit einer Mehrzahl von Detektorsegmenten mindestens einige der Detektorsegmente dauerhaft oder variabel miteinander verschaltet. Dadurch kann der Auslese- und Verarbeitungsaufwand reduziert werden.

Besonders kleine und kostengünstige Sensoren sind möglich, wenn die Sendeoptik und die Empfangsoptik als ein einziges teilweise beschichtetes Kunststofformteil gebildet sind.

Grundsätzlich kommt es für die Erfindung darauf an, dass das von dem Monitordetektor gelieferte Signal in irgendeiner Weise von der Steuer- und Auswerteeinheit bei der Generierung des Nachweissignals berücksichtigt wird. Insbesondere kann dadurch die Notwendigkeit entfallen, dass bei einer Lichtschranke der Erfassungsbereich in regelmäßigen zeitlichen Abständen zum Neueinstellen der Sendeleistung, der Detektorverstärkung und/oder von Schaltschwellen frei werden muss. Besonders bevorzugt ist die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet zum Ändern einer Verstärkung des Empfangssignals, welches auf das aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahlte Sendelicht zurückgeht, und/oder einer Sendeleistung des Senders in Abhängigkeit des Monitorsignals.

Besonders bevorzugt ist die Steuer- und Auswerteeinheit eingerichtet zum Konstanthalten des Empfangssignals bei gleichbleibenden Bedingungen im Erfassungsbereich. Letzteres kann bedeuten, dass der Erfassungsbereich frei ist, aber auch dass sich dort ein Objekt befindet, dass ein sich zeitlich nicht änderndes Zurückstrahlen des Sendelichts bewirkt, wobei das Objekt selbst sich prinzipiell bewegen kann, wie beispielsweise eine durch den Erfassungsbereich durchlaufende transparente Folie.

Grundsätzlich kann die Erfindung bei allen optischen Sensoren vorteilhaft zum Einsatz kommen, bei denen der Erfassungsbereich in regelmäßigen zeitlichen Abständen zum Neueinstellen der Sendeleistung, der Detektorverstärkung und/oder von Schaltschwellen oder von weiteren Parametern der Auswertung frei sein muss. Bei einer vorteilhaften Anwendung der Erfindung ist der optische Sensor als Reflexionslichtschranke mit mindestens einem Reflektor ausgebildet.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischer Sensors handelt es sich um eine Reflexionslichtschranke 100 zum Nachweis von Objekten in einem Erfassungsbereich 18. Als wesentliche Komponenten weist diese Reflexionslichtschranke zunächst einen Sender 10 zum Aussenden von Sendelicht 12, einen Reflektor 46, einen Detektor 20 zum Nachweisen von aus dem Erfassungsbereich 18 zurückgestrahltem Sendelicht 22 und eine Steuer- und Auswerteeinheit 30 zum Ansteuern des Senders 10 und zum Ermitteln eines Nachweissignals 32 auf. Weiterhin ist eine Sendeoptik 14, 16 zum Leiten des Sendelichts 12 in den Erfassungsbereich 18 und eine Detektionsoptik 14, 16, 24 zum Leiten von aus dem Erfassungsbereich 18 zurückgestrahltem Sendelicht 22 auf den Detektor 22 vorhanden.

Schließlich ist erfindungsgemäß ein Monitordetektor 28 vorhanden zum Überwachen einer aktuellen Intensität des von dem Sender 10 abgestrahlten Sendelichts 12. Der Monitordetektor 28 ist benachbart zu dem Detektor 20 angeordnet. Ein von dem Monitordetektor 28 geliefertes Monitorsignals 42 wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 30 zum Ansteuern des Senders 10 und/oder zum Ermitteln des Nachweissignals 32 berücksichtigt.

Die Steuer- und Auswerteeinheit ermittelt das Nachweissignal wesentlich auch auf Grundlage der von dem Detektor 20 aufgrund des nachgewiesenen Lichts gelieferten Detektorsignale 26.

Im gezeigten Beispiel weist der Detektor 20 eine Mehrzahl von Segmenten auf und der Monitordetektor 28 ist durch genau ein Einzelsegment des Mehrsegmentdetektors 20 gebildet. Das erfindungsgemäße Merkmal, dass der Monitordetektor neben dem Detektor positioniert sein soll, ist dadurch besonders einfach und effektiv verwirklicht. Die Steuer- und Auswerteeinheit 30 kann eingerichtet sein zum jeweils einzelnen Auswerten der Signale der Detektorsegmente. Der Aufwand der Auswertung kann reduziert werden, wenn mindestens einige der Detektorsegmente dauerhaft oder variabel miteinander verschaltet sind.

Der Detektor 20, der Monitordetektor 28 und der Sender 10 sind auf ein und derselben Platine 44 angeordnet. Das erlaubt eine vergleichsweise einfache Fertigung des Sensors bei guter Reproduzierbarkeit der gewünschten optischen Eigenschaften. Mit Ausnahme des Reflektors 46 sind die Bestandteile des Sensors in einem Gehäuse 40 untergebracht.

Die Steuer- und Auswerteeinheit 30 steuert den Sender 10 über eine schematisch gezeigte Wirkverbindung 38, beispielsweise eine Leitung, zum Aussenden von Sendelicht 12 an. Die Steuer- und Auswerteeinheit 30 gibt dabei ein bestimmtes Steuersignal an den Sender 10. Wieviel Sendeleistung auf dieses Steuersignal hin von dem Sender 10 abgestrahlt wird, hängt von dem verwendeten Sender, von dessen Zustand und von Umgebungsbedingungen, insbesondere der Temperatur ab. Die von dem Detektor 20 und dem Monitordetektor 28 gelieferten Signal werden über schematisch gezeigte Wirkverbindungen 26, 42, beispielsweise Leitungen, an die Steuer- und Auswerteeinheit 30 geliefert.

Im gezeigten Beispiel weisen die Sendeoptik und die Empfangsoptik gemeinsame Komponenten, nämlich einen gemeinsamen halbdurchlässigen Spiegel 14 und/oder eine Sende-/Empfangslinse 16, auf. Weiterhin sind in dem in der Figur gezeigten Spezialfall die Sendeoptik und die Empfangsoptik als Koaxialoptik gebildet. Das bedeutet, dass die optischen Achsen der Sendeoptik und der Empfangsoptik teilweise zusammenfallen. Die Empfangsoptik weist außerdem einen Hohlspiegel 24 auf, der zum Umlenken und Konzentrieren von aus dem Erfassungsbereich 18 zurückgestrahltem Sendelicht 22 auf den Detektor 20 dient.

Im Unterschied zu Varianten, bei denen der Sender und der Monitordetektor dergestalt relativ zueinander positioniert sind, dass ein Teil 36 des von dem Sender 10 ausgesandten Sendelichts direkt auf den Monitordetektor 28 trifft, sind bei dem in der 1 gezeigten Beispiel optische Mittel 34 vorhanden zum Leiten eines Teils des Sendelichts 36 auf den Monitordetektor 28. Konkret ist als optisches Mittel ein Reflexionselement 34 vorhanden, das innerhalb einer Reflexionsfläche des Hohlspiegels 24 positioniert ist und einen Teil 36 des von dem Sender 20 kommenden Sendelichts 22 auf den Monitordetektor umlenkt. Alternativ oder ergänzend können als optische Mittel auch mindestens eine Linse und/oder mindestens ein Lichtleiter vorhanden sein.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Reflexionselement 34 mit dem Hohlspiegel 24 als einstückiges beschichtetes Kunststoffformteil gebildet. Prinzipiell ist es auch möglich, dass die Sendoptik und die Empfangsoptik als ein einziges, teilweise beschichtetes, Kunststoffformteil gebildet sind. In dem in der Figur gezeigten Beispiel könnten also der halbdurchlässige Spiegel 14, die Linse 16 und der Hohlspiegel 24 mit dem Reflexionselement 34 als ein Kunststoffformteil gebildet sein, das in den notwendigen Bereichen mit einer, insbesondere metallischen, Beschichtung versehen ist.

Die erfindungsgemäße Reflexionslichtschranke arbeitet wie folgt: Die Steuer- und Auswerteeinheit 30 ermittelt ein Nachweissignal für ein Objekt in dem Erfassungsbereich 18. Im Wesentlichen funktioniert das so, dass an einem Ausgang 33 der Steuer- und Auswerteeinheit 30 ein Signal „Objekt in Erfassungsbereich“ ausgegeben wird, wenn die von dem Detektor 20 nachgewiesene Intensität kleiner ist als eine festzulegende Schwelle.

Wenn Sendeleistung der Lichtquelle 10 nicht überwacht wird, kann es dazu kommen, dass die von dem Detektor 20 festgestellte Intensität des aus dem Erfassungsbereich 18 zurückgestrahlten Sendelichts 22 unter eine festgelegte Schwelle sinkt, obwohl sich in Wirklichkeit kein Objekt im Erfassungsbereich 18 befindet. Zu einem Absinken der tatsächlichen Intensität des von dem Sender 10 ausgesandten Lichts 12 kann es beispielsweise aufgrund von dauernden Degradationen (dauerndes Altern) des Senders, zum Beispiel einer Leuchtdiode, kommen. Eine weitere wichtige Ursache von Schwankungen der Sendeleistung sind Strom- und Temperaturschwankungen des Senders. Letztere können zu Schwankungen der Sendeleistung bis zu einigen 10 Prozent und in Extremfällen darüber hinaus führen.

Fehlmeldungen dieser Art können bei dem erfindungsgemäßen Sensor 100 verhindert werden. Dadurch, dass die tatsächlich Sendeleistung mit dem Monitordetektor 28 überwacht und das Monitorsignal über die Leitung 42 der Steuer- und Auswerteeinheit 30 zugeführt wird, kann die Steuer- und Auswerteeinheit 30 auf eine sich ändernde Sendeleistung geeignet reagieren. Beispielsweise kann die Steuer- und Auswerteeinheit 30 eingerichtet sein zum Ändern einer Verstärkung des Empfangssignals, welches auf das aus dem Erfassungsbereich zurückgestrahlte Sendelicht 22 zurückgeht, und/oder einer Sendeleistung des Senders 10 in Abhängigkeit des Monitorsignals 42. Prinzipiell können auch die Schaltschwellen in Abhängigkeit des Monitorsignals nachgeführt werden, d.h. dass mit geringer werdender Sendeleistung auch die Schaltschwellen, insbesondere proportional, abgesenkt werden. Grundsätzlich sind auch Kombinationen dieser Maßnahmen möglich. Beispielsweise kann die Steuer- und Auswerteeinheit 30 eingerichtet sein zum Konstanthalten des nominalen Empfangssignals.

Mit der vorliegenden Erfindung wird ein neuartiger optischer Sensor bereitgestellt, bei dem Fehlschaltungen aufgrund von dauernden oder zeitweisen Änderungen der Sendeleistung eines Lichtsenders zuverlässig verhindert werden können. Wesentlich ist dabei die Erzeugung eines internen Referenzsignals zur, insbesondere temperaturkompensierten, Signalauswertung bei dem optischen Sensor, der insbesondere ein Koaxial-Glaserkennungssensor sein kann.

Die wesentliche Idee besteht bei der Erfindung darin, dass ein Teil des zur Umlenkung benutzen Elements abweichend gestaltet wird, so dass es nicht Empfangslicht auf den Empfänger bringt, sondern Licht direkt von der Lichtquelle auf einen anderen Teil eines, beispielsweise segmentierten, Empfängers leitet. Dadurch wird zeitgleich ein Referenzsignal durch den Empfänger generiert, dass getrennt (bei einzeln auswertbaren Segmenten) oder kombiniert (bei verschalteten Segmenten) ausgewertet werden kann. Somit ist ein Abgleich mit dem aktuellen Zustand des Senders möglich, der durch Degradation, Temperatureinflüsse oder Stromschwankungen verändert sein kann.