DD291855A5 - Anordnung zur positionssynchronen abtastung eines filterrades in spektrometern oder multispektralpyrometern - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades 11 in Spektrometern oder Multispektralpyrometern zur Gewinnung mit der Filterdrehzahl synchronisierter aequidistanter Auftastimpulse fuer einen A/D-Wandler und von Signalen 4 zur eindeutigen Erkennung einer vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad 11 mittels eines binaeren Positionsgebers 1. Erfindungsgemaesz befinden sich auf einem gemeinsamen Teilkreis am Filterrad 11 im gleichen Abstand zueinander Flaechen oder Durchbrueche 2 bzw. 8, welche den Sensor des Positionsgebers 1 jeweils mit gleich groszer Energie beeinflussen. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition ist die Groesze der einer den Flaechen oder Durchbruechen 2 bzw. 8 zugeordneten Energie von der Groesze der allen anderen Flaechen oder Durchbruechen 2 bzw. 8 zugeordneten Energie verschieden. Der Positionsgeber 1 gibt aequidistante Ausgangsimpulse 9 bzw. 10 ab, welche in einer nachfolgenden Impulsformerschaltung 6 in aequidistante Auftastimpulse 7 fuer den A/D-Wandler gewandelt werden und gleichzeitig ueber eine Impulsabtrennschaltung 5 der Signale 4 zur Erkennung der ersten Filterposition erzeugt werden. Fig. 1{positionssynchrone Abtastung; Filterrad; Multispektralpyrometer; aequidistante Auftastimpulse; A/D-Wandler; binaerer Positionsgeber; Sensor; Impulsformerschaltung; Impulsabtrennschaltung}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung dient der positionssynchronen Abtastung eines Filterrades in Spektrometern oder Multispektralpyrometern zur Gewinnung äquidistanter Auftastimpulse für einen A/D-Wandler, wobei eine der Filterdrohzahl synchrone Chopperung und spektrale Strahlteilung der erfaßten Strahlung realisiert wird.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

In Spektrometern und Multispektralpyrometern, welche zur spektralen Strahlteilung ein Filterrad verwenden, muß das zeitmultiplexe Ausgangssignal des Strahlungssensors filterradsynchron verarbeitet werden, so daß auch die entsprechende Eingangsgröße für den Strahlungssensor zeitsynchron zur Filterraddrehzahl bereit gestellt werden muß. Zur Lösung dieser Aufgabe ist es bekannt, daß das sich drehende Filterred durch zwei räumlich getrennte optische Positionsgeber, z.B. Lichtschranken, abgetastet wird. Dabei liefert die eine Lichtschranke entsprechend den auf einem gemeinsamen Teilkreis im gleichen Abstand im Filterrad angeordneten Durchbrüchen eine äquidistante Impulsfolge, welche durch eine nachfolgende Impulsfortnerschaltung in äquidistante Auftaktimpulse für einen A/D-Wandler gewandelt wird. Die andere Lichtschranke erzeugt dagegen einen, die Stellung des ersten Filters kennzeichnenden Impuls, welcher durch eine am Filterrad auf einem weiteren Teilkreis befindliche Fläche realisiert wird. Der Beginn eines wiederholten Filterdurchlaufs bzw. das Ende eines kompletten Filterdurchlaufs der Filter auf dem Filterrad wird durch diesen Impuls signalisiert. Nachteilig bei derartigen Anordnungen mit zwei Positionsgebern ist der hohe Justageaufwand, da die beiden Positionsgeber sowohl in ihrem Abstand zueinander als auch zeitrichtig zu den Sensorsignalmaxima der Sensoren der beiden Positionsgeber justiert werden müssen. Aus der EP-PS 0129150 ist eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades mit einer Lichtschranke als Positionsgeber bekannt, wobei die Filter auf dem Filterrad als Kreissektoren ausgebildet sind und zwischen jedem Filter eine durch die Lichtschranke laufende Kreissektorflache größeren Durchmessers angeordnet ist. Zur notwendigen Kennzeichnung des ersten Filters ist eine zwischen den Filtern angeordnete Kreissektorfläche derart geschlitzt, daß von der Lichtschranke

statt einem langen Dunkelimpuls drei kurze Dunkelimpulse geliefert werden. Daraus ergibt sich der Nachteil, daß durch die drei kurzen Dunkelimpulse die Äquidistansdor Ausgangsimpulsfolge der Lichtschranke erheblich gestört ist, so daß es nicht möglich ist, mit einfachen elektronischen Mitteln äquidistante Auftastimpulse für den A/D-Wandler zu erzeugen. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnungen ist es, daß als Positionsgeber nur solche mit optischem Sensor verwendbar sind und für Positionsgeber mit einem anderen strahlungsempfindlichen, elektrischen oder magnetischen Sensor nicht geeignet sind.

Ziel der Erfindung

Ziel derErfindung ist es, eine Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades mit einem binären Positionsgeber zu schaffen, wobei der Sensor des Positionsgebers beliebiger Art sein kann und den mechanischen Justageaufwand sowie den elektronischen Schaltungsaufwand erheblich vermindert und damit die Zuverlässigkeit von Spektrnmetern und Multispektralpyrometern erhöht.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur positionssynchro'nen Abtastung eines Filterrades mit einem einzigen binären Positionsgeber zu schaffen, wobei unter Verwendung eines beliebigen elektrischen, magnetischen oder strahlungsempfindlichen Sensors für d jn Positionsgeber eine äquidistante Auftastimpulsfolge für einen A/D-Wandler und Signale zur eindeutigen Erkennung einer vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad direkt aus der Ausgangsimpulsfolge dos Positionsgebers mit einfachen elektronischen Mitteln gewonnen werden können.

Bekannterweise befinden sich auf einem gemeinsamen Teilkreis am Filterrad 11 im gleichen Abstand zueinander Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8, welche den Sensor des Positionsgebers 1 jeweils mit gleich großer Energie beeinflussen. Erfindungsgemäß ist die Größe der einer den Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8 zugeordneten Energie, auf die der Sensor des Positionsgebers 1 anspricht, von der Größe der allen anderen Flächen oder Durchbrüchen 2 bzw. zugeordneten Energie verschieden. Dem Positionsgeber 1 ist eine Impulsformerschaltung 6 nachgeordnei, welche durch die Ausgangsimpulse des Positionsgebers 1 getriggert ist und die äquidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler liefert. Parallel zur Inipulsformerschaltung 6 ist eine Impulsabtrennschaltung 5 angeordnet, welche die Signale 4 zur eindeutigen Erkennung der vorbestimmten Filterposition auf dem Filtorrad 11 aus der Ausgangsimpulsfolge 8 bzw. 10 des Positionsgebers 1 erzeugt. Damit kann z. B. pro Umdrehung des Filterrades 11 ein Signal 4 zur Kennzeichnung der ersten Filterposition erzeugt werden. Die Modulation der Ausgangsimpulsfolge 9 bzw. 10 des Positionsgebers 1 kann sowohl amplitudenmoduliert als auch impulslängenmoduliert erfolgen. Die Modulationsart ist von der Gestaltung der Flächen oder Durchbrüche 2 bzw. 8 am Filterrad 11 abhängig, welche die Größe der Ansprechenergie für den Sensor des Positionsgebers 1 derart bestimmen, daß entweder bei gleicher Zeitdauer die Intensität der Ansprechenergie oder bei gleicher Intensität die Zeitdauer der Ansprecheneregie verändert wird.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Dabei zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung mit Lichtschranke

Fig. 1a eine Draufsicht auf das Filterrad bei einer Anordnung mit Lichtschranke

Fig. 2 eine Draufsicht auf das Filterrad bei einer Anordnung mit Reflexkoppler und

Fig. 3 die Darstellung zweier Ausgangsimpulsfolgen des Positionsgebers.

Bekannterweise sind auf einem gemeinsamen Teilkreis auf dem Filterrad 11 Filter 3 in gleichem Abstand angeordnet. Gemäß Fig. 1 und 1 a wird als Positionsgeber 1 eine Lichtschranke in Form eines Gabelkopplers verwendet, deren Sensor durch im Filterrad 11 befindliche gleich große Durchbrüche 2, welche ebenfalls auf einem gemeinsamen Teilkreis angeordnet sind, angesprochen wird.

Die Größe der Energie mit welcher der Sensor der Lichtschranke jeweils angesprochen wird, wird durch die Größe der Lichtdurchlässigkeit der Durchbrüche 2 bestimmt. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition auf dem Filterrad 11 ist ein Durchbruch 12 nicht mit lichtdämpfenden Material versehen, während alle anderen Durchbrüche 2 mit gleichermaßen lichtdämpfenden Material abgedeckt sind. Als äquidistante amplitudenmodulierte Ausgangsimpulsfolge des Positionsgebers 1 ergibt sich die in Fig.3 dargestellte erste Impulsfolge 9. Durch einen nachgeordneten Komparator als Impulsabtrennschaltung 5 wird bei jeder Filterumdrehung entsprechend der durch den Durchbruch 12 gekennzeichneten Filterposition ein Impuls 4 erzeugt. Eine parallel zur Impulsabtrennschaltung 5 angeordnete Impulsformerschaltung 6, z. B. ein Monoflop, welche durch die äquidistante Ausgangsimpulsfolge 9 des Positionsgebers 1 getriggert ist, erzeugt die äquidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler.

In Fig. 2 ist eine Anordnung von auf den Sensor eines Reflexkopplers als Positionsgeber wirkenden Flächen 8 auf dem Filterrad 11 dargestellt. Die Größe der auf den Sensor des Reflexkopplers wirkenden Energie wird von der Größe der jewieligen Fläche 8 bestimmt. Zur Kennzeichnung der ersten Filterposition auf dem Filterrad 11 ist eine gegenüber allen anderen Flächen 8 vergrößerte Fläche 13 vorhanden. Als äquidistante impulslängenmodulierte Ausgangsimpulsfolge des Reflexkopplers ergibt sich die in Fig. 3 dargestellte zweite Impulsfolge 10, aus der über eine bekannte ImpulsformerschaUnnn fi Hie äouidistanten Auftastimpulse 7 für den A/D-Wandler geliefert werden. Als Impulsabtrennschaltung 5 zur Erzeugung eines die orste Filterposition kennzeichnenden Impulses 4 kann ein entsprechend der Impulslänge dimensioniertes Zeitglied dienen. Als Sensor des Positionsgebers 1 kann ein beliebiger elektrischer, magnetischer oder strahlungsempfindlicher Sensor dienen, wobei dann die Flächen 8 entsprechend ausgebildet sein müssen, z. B bei einem magnetischen Sensor müssen die Flächen 8 aus magnetischem Material bestehen.

Claims (4)

1. Anordnung zur positionssynchronen Abtastung eines Filterrades in Spektrometern oder Multispektralpyrometern zur Gewinnung mit der Filterdrehzahl synchronisierter äquidistanter Auftastimpulse für einen A/D-Wandler und von Signalen zur eindeutigen Erkennung einer vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad mit einem binären Positionsgeber, der einen auf elektrische, magnetische oder Strahlungsenergie ansprechenden Sensor besitzt, wobei die Filter im gleichen Abstand auf einem gemeinsamen Teilkreis auf oder im Filterrad angeordnet sind und sich auf einem weiteren gemeinsamen Teilkreis am Filterrad (11) im gleichen Abstand zueinander Flächen oder Durchbrüche (28) befinden, welche den Sensor des Positionsgebers (1) jeweils mit gleich großer Energie beeinf'issen, gekennzeichnet dadurch, daß die Größe der einer den Flächen oder Durchbrüchen (2, 8) zugeordneten Energie, auf die der Sensor des Positionsgebers (1) anspricht, von der Größe der allen anderen Flächen oder Durchbrüchen (2,8) zugeordneten Energie verschieden ist, daß dem Positionsgeber (1) eine durch die Vorder- oder Rückflanken seiner Ausgangsimpulse (9,10) getriggerte Impulsformerschaltung (6) nachgeordnet ist, welche die äquidistanten Auftastimpulse (7) für den A/D-Wandler liefert und daß parallel zur Impulsformer schaltung (6) eine Impulsabtrennschaltung (5) angeordnet ist, welche die Signale (4) zur eindeutigen Erkennung der vorbestimmten Filterposition auf dem Filterrad (11) liefert.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Positionsgeber (1) eine Lichtschranke ist, daß die Flächen (2) Durchbrüche beliebiger Form im Filterrad (11) sind, deren Lichtdurchlässigkeit die Größe der Lichtenergie, auf die der Sensor der Lichtschranke anspricht, bestimmt und daß die von der Lichtschranke abgegebene Ausgangsimpulsfolge (9) amplitudenmoduliert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Positionsgeber ein Reflexkoppler ist, daß die Flächen (8) reflektierend sind, deren Oberflächengröße die Größe der reflektierten Lichtenergie, auf welche der Sensor des Reflexkopplers anspricht, bestimmt und daß die vom Reflexkoppler abgegebene Ausgangsimpulsfolge (10) impulslängenmoduliert ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Sensor des Positionsgebers (Dein Maynetfeldsensor ist und
daß die Fläche (8) aus magnetischem Material bestehen.