DE1026553B

DE1026553B - Electromagnetic double-armed oscillating system for optical oscillating apertures

Info

Publication number: DE1026553B
Application number: DEL15768A
Authority: DE
Inventors: Dr Theodor Baum; Albert Boedewig
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1953-06-09
Filing date: 1953-06-09
Publication date: 1958-03-20

Description

Elektromagnetisches doppelarmiges Schwingsystem für optische Schwingblenden, Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches doppelarmiges Schwingsystem für optische Schwingblenden, bei dem ein den Schwingteil beeinflussender Elektromagnet vorgesehen ist, dessen Wicklung von einem in seiner Frequenz durch die Eigenschwingung des Schwingteils gesteuerten Wechselstrom durchflossen wird und bei dem Steuerung und Antrieb durch eine Elektronenröhre erfolgt.Electromagnetic double-armed oscillating system for optical oscillating diaphragms, The invention relates to an electromagnetic double-armed oscillation system for optical Oscillating diaphragms in which an electromagnet influencing the oscillating part is provided is, the winding of which is influenced by the frequency of the natural oscillation of the Oscillating part controlled alternating current is flowed through and in the control and Driven by an electron tube.

Es ist bereits bekannt, z. B. bei einer Stimmgabel ein dauerndes Schwingen der beiden Zinken dadurch herbeizuführen, daß der Strom in :einem die Zinken der Stimmgabel beeinflussenden Elektromagneten im Takt der Schwingungen periodisch durch einen mit der einen Zinke in Verbindung stehenden Quecksilberunterbrecher gesteuert wird. Da der Antrieb hierbei jeweils nur auf eine halbe Schwingung beschränkt ist, ist es bei diesem System unmöglich, zeitlich genau übereinstimmende, völlig symmetrische Schwingungen zu erhalten. Diese Anforderungen müssen aber erfüllt sein, wenn z. B. für fotometrische Messungen der Schwingteil als optische Schwingblende dienen soll, durch die zwei von der gleichen Lichtquelle ausgehende Strahlenbündel abwechselnd nach jeder halben Schwingung abgedeckt werden sollen.It is already known e.g. B. with a tuning fork a constant swing of the two prongs to bring about that the current in: one the prongs of the Tuning fork influencing electromagnets periodically in time with the vibrations controlled a mercury breaker connected to the one prong will. Since the drive is limited to only half an oscillation, it is impossible with this system to have exactly the same time, completely symmetrical To get vibrations. However, these requirements must be met if, for. B. for photometric measurements of the oscillating part serve as an optical oscillating diaphragm should, alternately through the two bundles of rays emanating from the same light source should be covered after every half oscillation.

Die Erfindung erfüllt diese Forderungen dadurch, daß die Massenverteilung des Schwingsystems in bezug auf den Drehpunkt so gewählt ist, daß die Massen sich umgekehrt verhalten wie die Hebellängen.The invention meets these requirements in that the mass distribution of the oscillation system with respect to the pivot point is chosen so that the masses behave in the opposite way to the lever lengths.

Als Steuerungsmittel sind beispielsweise ein Anker aus magnetisierbarem Material, der einen magnetisch polarisierten Spulenkern beeinflußt, oder eine Lichtblende, die ein auf eine Fotozelle gerichtetes Lichtbündel periodisch abblendet, vorgesehen.As a control means, for example, an armature made of magnetizable Material that affects a magnetically polarized coil core, or a light screen, which periodically dims a beam of light directed at a photocell, is provided.

In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes und zugehörige Schaltanordnungen dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 ein zweiarmiges Schwingsystem mit auf die beiden Hebelarme verteiltem Antriebs- und Steuersystem, Fig. 2 eine besondere Ausführung des zweiarmigen Schwingsystems, Fig.3 eine Röhrenschaltung mit elektromagnetischem Steuersystem zur Erregung des Schwingsystems, Fig.4 eine Röhrenschaltung mit Amplitudenbegrenzer, Fig. 5 eine Röhrenschaltung mit Tiefpaß.Several exemplary embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing and associated switching arrangements shown, namely Fig. 1 shows a two-armed Oscillating system with drive and control system distributed over the two lever arms, FIG. 2 shows a special embodiment of the two-armed oscillation system, FIG. 3 shows a tube circuit with an electromagnetic control system for exciting the oscillation system, Fig. 4 a Tube circuit with amplitude limiter, FIG. 5 shows a tube circuit with low-pass filter.

In der Fig. 1 ist der Schwingteil 22 als zweiarmiger Hebel ausgebildet, der zwischen den Spitzen 21 gelagert ist. An dem einen Arm ist die Blende 23 und der Weicheisenanker 26 befestigt. An dem anderen Arm ist eine Weicheisenzunge 24 angebracht. Dem Anker 26 gegenüber liegt ein elektromagnetisches Steuersystem 27, dessen Wicklungen 31 und 32 über einen Verstärker 28 mit den Wicklungen 29 und 30 eines elektromagnetischen Antriebssystems 25 verbunden sind, das gegenüber der Zunge 24 angeordnet ist.In Fig. 1, the oscillating part 22 is designed as a two-armed lever, which is mounted between the tips 21. The diaphragm 23 and is on one arm the soft iron anchor 26 attached. There is a soft iron tongue 24 on the other arm appropriate. Opposite the armature 26 is an electromagnetic control system 27, its windings 31 and 32 via an amplifier 28 with the windings 29 and 30 an electromagnetic drive system 25 are connected, which is opposite the tongue 24 is arranged.

In Fig. 2 ist ein Hebel 41 aus federndem Material an seinem einen Ende 42 fest eingespannt und trägt an seinem anderen Ende die Blende 43 und die magnetische Zunge 44. An dem Hebel 41 ist, beispielsweise in der Mitte, der eine Arm eines in einem Lager 45 gelagerten zweiten Hebels 46 festgeklemmt, während an dem anderen Arm der Anker 47 befestigt ist.In Fig. 2, a lever 41 made of resilient material is at its one End 42 firmly clamped and carries at its other end the panel 43 and the magnetic tongue 44. On the lever 41, for example in the middle, the one Arm of a second lever 46 mounted in a bearing 45 clamped while on the other arm of the anchor 47 is attached.

Eine Verstärlcerschaltung für ein Schwingsystem nach der Fig. 1 oder 2 ist in der Fig. 3 dargestellt, Die Wicklungen 31, 32 liegen im Gitterkreig. der Röhre 51, während die Wicklungen 29 und 30 in ,derb Anodenkreis geschaltet sind.An amplifier circuit for an oscillating system according to FIG. 1 or 2 is shown in FIG. 3. The windings 31, 32 are in the grid circle. the Tube 51, while the windings 29 and 30 are connected in the rough anode circuit.

Eine Änderung dieser Schaltung zeigt die Fig; 4, bei der parallel zu den Wicklungen 29 und 30, ein ver7 änderlicher Widerstand 72 in Reihe mit zwei.älAriz= plitudenbegrenzer geschalteten Gleichrichteril-73; und 74 liegt.A change in this circuit is shown in FIG. 4, at the parallel to windings 29 and 30, a variable resistor 72 in series with two amplitude limiter switched rectifier-73; and 74 lies.

Eine weitere Abänderung ist in Fig. 5. darg_estellt', bei der im Anodenkreis parallel zu den, Wicklung@en 29 und 30 ein aus den Induktivitäten 85 un 36 ünd,.. @c'@r Kapazität 87 bestehendes Tiefpaßfilter "Igt; Als besonders zweckmäßig hat sich für den Schwingteil die Ausführungsform nach Fig. 1 erwiesen, bei welcher der Schwingteil 22 einen zweiarmigen Hebel bildet, dessen einer Arm die von dem Elektromagneten 25 beeinflußte Zunge 24 und dessen anderer Arm das Steuerungsmittel trägt. Hierdurch wird eine Erhöhung der Frequenz des Schwingteils und eine genügendeEntfernung zwischenZunge undAnker erreicht, die im Hinblick auf die sonst eintretende Rückwirkung zwischen beiden notwendig ist, wenn völlig gleichmäßige und von Oberschwingungen freie Schwingungen erhalten werden sollen.A further modification is shown in Figure 5. darg_estellt 'in which the, winding @ parallel in the anode circuit s 29 and 30 a of the inductors 85 un 36 Uend, .. @ c' @ r capacity 87 existing low-pass filter "Igt;. As 1 has proven to be particularly useful for the oscillating part, in which the oscillating part 22 forms a two-armed lever, one arm of which carries the tongue 24 influenced by the electromagnet 25 and the other arm carries the control means of the vibrating part and a sufficient distance between tongue and anchor is achieved, which is necessary in view of the otherwise occurring reaction between the two if completely uniform vibrations free of harmonics are to be obtained.

In dieser Anordnung ist ein den Strom für das elektromagneti;sche Antriebssystem 25 lieferndes elektromagnetisches Steuersystem 27 mit den Wicklungen 31, 32 vorgesehen, dessen vorzugsweise U-förmiger magnetisierbarer Kern im Kraftlinienfeld eines Dauermagneten liegt und durch die Bewegung des am Schwingteil 22 angebrachten Ankers 26 periodische Veränderungen in seiner Kraftliniendichte erfährt.In this arrangement, a is the current for the electromagnetic Drive system 25 supplying electromagnetic control system 27 with the windings 31, 32 is provided, its preferably U-shaped magnetizable core in the force line field of a permanent magnet and by the movement of the attached to the oscillating part 22 Ankers 26 experiences periodic changes in its force line density.

Verändert der Anker 26 des Schwingteils 22 seine Lage zwischen den Magnetpolen des elektromagnetischen Steuersystems 27, so entstehen in den Wicklungen 31, 32 Induktionsströme von der Frequenz dei Schwingungen des Schwingteils 22, die dem elektromagnetischen Antriebssystem 25 unmittelbar oder unter Zwischenschaltung eines Röhrenverstärkers 28 zugeleitet werden können.If the armature 26 of the oscillating part 22 changes its position between the Magnetic poles of the electromagnetic control system 27, so arise in the windings 31, 32 induction currents of the frequency of the oscillations of the oscillating part 22, the the electromagnetic drive system 25 directly or with the interposition a tube amplifier 28 can be fed.

Um zu vermeiden, daß durch Rückwirkung der Zunge auf den Anker oder umgekehrt Oberschwingungen und Schwingungsverzerrungen bei dem Schwingsystem eintreten, wird erfindungsgemäß der Schwingteil zwischen Anker und Zunge ganz oder zum Teil aus nichtmagnetisierbarem Material, z. B. aus Messing, hergestellt.In order to avoid that by reaction of the tongue on the anchor or conversely, harmonics and vibration distortions occur in the vibration system, according to the invention, the oscillating part between the armature and the tongue is wholly or partially made of non-magnetizable material, e.g. B. made of brass.

Um bei dieser Einrichtung ein sicheres Einleiten der Schwingungen des Schwingteils 22 automatisch bei der Stromeinschaltung zu erreichen, wird erfindungsgemäß der Anker 26 derart eingestellt, daß er sich in der Ruhelage im Maximum des vom Dauermagneten ausgehenden magnetischen Kraftflusses befindet. Bei einer solchen Lage des Ankers 26 entstehen bei den kleinsten Bewegungen des Schwingteiles 22 kräftige Änderungen in dem magnetischen Kraftfluß des Spulenkerns, was zur Folge hat, daß das System automatisch bei der Stromeinschaltung mit dem Schwingen einsetzt. Wenn ein besonders genaues Arbeiten des Schwingsystems gewährleistet werden soll, muß auch die kleinste Rückwirkung des Antriebssystems 25 auf das Steuersystem 27 vermieden werden. Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die Wicklungen31, 32 derart angeordnet werden, daß ihr magnetisches Streufeld senkrecht zu demjenigen des Antriebssystems 25 verläuft.In order to safely initiate the vibrations with this facility of the oscillating part 22 automatically when the power is switched on is achieved according to the invention the armature 26 is set so that it is in the rest position in the maximum of the Permanent magnets outgoing magnetic flux is located. With such a Position of the armature 26 arise with the smallest movements of the oscillating part 22 powerful Changes in the magnetic flux of the coil core, with the result that the system starts swinging automatically when the power is switched on. if a particularly precise operation of the oscillating system is to be guaranteed even the slightest reaction of the drive system 25 on the control system 27 is avoided will. This is done according to the invention in that the windings 31, 32 are arranged so that their magnetic stray field is perpendicular to that of the drive system 25 runs.

Um zu verhindern, daß der Schwingteil 22 die höchste noch zulässige Amplitude überschreitet, und um die für die Steuerung günstigste Amplitude der Schwingungen einstellen zu können, ist erfindungsgemäß parallel zu den Wicklungen 29, 30 des Antriebssystems 25 der einstellbare Widerstand 72 vorgesehen in Reihe mit den beiden als Amplitudenbegrenzer geschalteten Gleichrichtern 73, 74. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß bei einer Änderung Vifes; Widerstandes die für die Einleitung der Schwingungen günstigsten Bedingungen aufrechterhalten bleiben.In order to prevent the oscillating part 22 from reaching the highest still permissible Amplitude exceeds, and the most favorable amplitude for the control of the vibrations to be able to set, is according to the invention parallel to the windings 29, 30 of the Drive system 25 of the adjustable resistor 72 provided in series with the two Rectifiers 73, 74 connected as amplitude limiters. This has the advantage with itself that if there is a change, Vifes; The resistance for the initiation of the Vibrations are maintained in the most favorable conditions.

;, =:E's -ist .ferner notwendig, zu verhindern, daß insbe-_sätiders izn Falle der Verwendung einer Röhre als Ver-s iärker für den Steuerstrom etwaige über der Grundschwingurik liegende Schwingungen an die Wicklung des Antriebssystems weitergegeben werden. Zu diesem Zwecke werden Siebmittel, z. B. ein Tiefpaßfilter, in den Stromweg zum Antriebssystem eingeschaltet.;, = E's .ferner -is necessary to prevent in particular-_sätiders izn case of using a tube as the encryption s iärker for the control current will be passed through any of the Grundschwingurik lying vibrations to the winding of the drive system. For this purpose, sieve means, e.g. B. a low-pass filter, switched into the current path to the drive system.

Dabei muß darauf geachtet werden, daß die Grenzfrequenz blai Siebmitteln immerhin .no-oh so hoch gewählt wird, daß keine schädliche Phasendrehung im Stromkreis auftritt.Care must be taken that the cut-off frequency is blue sieve means after all .no-oh is chosen so high that no harmful phase shift in the circuit occurs.

Ein Schwingsystem, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist, gewährleistet ein für alle Meßzwecke genügend genaues Schwingen des Schwingteils, gleichgültig, ob die Steuerung auf magnetischem oder optischem Wege erfolgt.An oscillating system constructed according to the invention is guaranteed an oscillation of the oscillating part that is sufficiently accurate for all measuring purposes, irrelevant, whether the control is done magnetically or optically.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Electromagnetic double-armed oscillating system for optical Sichwitgblende, in which an electromagnet influencing the oscillating part is provided, the winding of which is traversed by an alternating current controlled in its frequency by the natural oscillation of the oscillating part and which is controlled and driven by an electron tube, characterized that the mass distribution of the oscillating system with respect to the pivot point is chosen so that the masses behave inversely as the lever lengths.

2. Oscillating system according to claim 1, characterized in that the control system is magnetic with respect to the drive system is decoupled.

3. Oscillating system according to claim 2, characterized in that the Magnetic systems of the control and drive part through the use of non-magnetic ones Material are connected to each other.

4. Oscillating system according to claim 2, characterized in that that the control and drive system are arranged so that their stray fields on each other stand vertically.

5. Oscillating system according to claim 2, characterized in that the Control voltage is generated electro-optically.

6. Oscillation system after at least one of claims 1 to 5, characterized in that one arm (41) of the oscillating part forming two-armed lever made of resilient material, e.g. B. from a metal band, consists, which is clamped at one end and the electromagnet at the other end adjacent tongue (44) carries, while the other lever arm (46) with its end in the first lever arm (41), e.g. B. in the middle, is jammed and on his other End of the control means (anchor 47 or light shield) carries.

7. Oscillation system after at least one of claims 1 to 4 and 6, characterized in that the control and the Have the same structure as the drive system. B.

Oscillation system after at least one of claims 1 to 7, characterized in that the amplitude adjustment of the Vibrating part parallel to the excitation winding of the electromagnet an adjustable Resistor (72) and in series with this two connected as an amplitude limiter Rectifiers (73, 74) are provided.

9. Oscillation system according to at least one of the Claims 1 to 8, characterized in that in the circuit of the electromagnet Sieve means provided are e.g. B. Low-pass filter, which is the passing of vibrations lying above the fundamental wave to the winding of the electromagnet impede.

10. Oscillating system according to at least one of claims 1 to 9, characterized in that the cut-off frequency in the sieve means is selected to be so high that no harmful phase shift occurs in the circuit of the electromagnet. Considered publications: German Patent Nos. 604 471, 867 868, 871637; British Patent No. 488 502.