DE1097011B

DE1097011B - Einrichtung zum selbsttaetigen Steuern einer physikalischen Groesse

Info

Publication number: DE1097011B
Application number: DEK32431A
Authority: DE
Inventors: Ian Watt Stevenson
Original assignee: Kelvin Hughes Ltd
Current assignee: Kelvin Hughes Ltd
Priority date: 1956-07-17
Filing date: 1957-07-16
Publication date: 1961-01-12
Also published as: GB821552A; BE559311A; FR1179025A; US2928954A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum selbsttätigen Steuern einer physikalischen Größe, beispielsweise der Temperatur eines Ofens, wobei die Einrichtung sich zusammensetzt aus einer in einen elektrischen Steuerkreis geschalteten fotoelektrischen Zelle, einer Lichtquelle, einem Reflektor, welcher den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl auf die fotoelektrische Zelle wirft, und aus einer Vorrichtung zum Abblenden des reflektierten bzw. einfallenden Lichtstrahles, wenn ein vorbestimmter Wert der Größe erreicht ist.

Steuereinrichtungen mit diesen Mitteln sind bereits bekannt. So ist bei einer Steuereinrichtung dieser Art für die selbsttätige Steuerung der Temperatur eines Glühofens vorgeschlagen worden, einen von einer Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl auf seinem Wege nach der fotoelektrischen Zelle bei Erreichen einer vorbestimmten Temperatur zu unterbrechen, und zwar durch eine sich im Einklang mit der Temperaturänderung des Glühofens bewegende Pyrometernadel. Die Unterbrechung des Lichtstrahles hat einen Stromabfall in der fotoelektrischen Zelle zur Folge, wodurch über einen elektrischen Steuerkreis eine Vorrichtung zum Einregeln der Wärmezufuhr nach dem Glühofen betätigt wird. Nachdem die durch die Unterbrechung des Lichstrahles hervorgerufene Einregelung der Wärmezufuhr sich ausgewirkt hat und die Pyrometernadel durch ihre Rückbewegung den Lichtstrahl nach der Fotozelle hin wieder freigibt, wird der ursprüngliche Zustand in der Wärmezuführung wiederhergestellt.

Diese bekannte Steuereinrichtung eignet sich aber nicht zur Verwendung bei Vorrichtungen, bei welchen die zu steuernde physikalische Größe auch nach Auslösung des Regelvorganges kurzzeitig noch eine diesem Regelvorgang entgegengesetzte Tendenz hat. Dadurch könnte nämlich das den Lichtstrahl unterbrechende Steuerglied noch so weit bewegt werden, daß der Lichtstrahl nach der Fotozelle hin wieder freigegeben wird und dadurch der kurz vorher eingeleitete Regelvorgang wieder unterbrochen wird. Eine wirksame und folgerichtige Beeinflussung der zu steuernden physikalischen Größe ist somit nicht mehr möglich. Eine derartige Übersteuerung kann zwar dadurch verhindert werden, daß das bewegliche Anzeigeglied kurz nach dem Erreichen des Kontrollpunktes gegen einen Anschlag läuft und dadurch an einer weiteren Bewegung gehindert wird; jedoch ist es in vielen Fällen von großer Wichtigkeit, wenn auch nach Ansprechen der Steuereinrichtung die wirkliche, jenseits des Ansprechpunktes liegende physikalische Größe angezeigt wird, welche erreicht ist, bevor der eingeleitete Regelvorgang sich praktisch auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zum Einrichtung zum selbsttätigen Steuern
einer physikalischen Größe

Anmelder:

Kelvin & Hughes Limited,
Glasgow (Großbritannien)

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Schubert, Patentanwalt,
Siegen, Oranienstr. 14

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 17. Juli 1956

Ian Watt Stevenson, Glasgow (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Steuern einer physikalischen Größe zu schaffen, welche sowohl eine genaue sichtbare Anzeige liefert als auch eine Übersteuerung wirksam verhindert. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß eine einzige Blende zuerst den einen Strahl, dann beide Strahlen und schließlich nur den zweiten Strahl unterbricht, während sich die Größe in ihrem Wert in der gleichen Richtung verändert.

Zweckmäßig sitzt die Blende an einem Schwenkarm, welcher mit einer Skala eine Anzeigevorrichtung für die physikalische Größe bildet.

Wird ein Konkavreflektor verwendet, so wird vorteilhaft die Blende durch den Brennpunkt des Reflektors bewegt.

Schließlich ist es noch zweckmäßig, wenn als Lichtquelle eine Lampe der Vorbündelungsbauart vorgesehen wird.

An Hand der sie beispielsweise wiedergebenden Zeichnung soll die Erfindung nunmehr ausführlicher erläutert werden.

Die dargestellte Steuereinrichtung weist einen Zeigerarm 10 auf, welcher an seinem einen Ende 11 um einen Lagerzapfen schwenkbar gehalten ist. Mit seinem anderen Ende bewegt sich der Zeigerarm 10 entlang einer bogenförmigen Anzeigeskala 12, wobei ein Zeiger 13, der am Zeigerarm 10 befestigt ist, auf der Skala den gemessenen Wert anzeigt.

Eine fotoelektrische Steuervorrichtung, welche sich aus einer Fotozelle 17, einer Lichtquelle 18 sowie

009 698/395

einem den von der Lichtquelle 18 ausgehenden Lichtstrahl auf die Fotozelle- ablenkenden Reflektor 15 und einer in den Lichtstrahl 20., 21 beweglichen Blende zusammensetzt, ist hinter der Skalenscheibe 12 angeordnet. -Die Anordnung- der fotöelektrischen Steuervorrichtung ist dabei _&o getroffen, daß der Lichtstrahl bzw. das Lichtbündel von der Lichtquelle in Richtung von der 5kaienscheibe 12 weg auf den Reflektor 15 gerichtet ist und vom Reflektor 15 aus unter einem spitzen Winkel in Richtung gegen die Skalenscheibe 12 auf die Fotozelle 17 umgelenkt wird. Am Zeigerarm 10 ist die Blende 23 so angeordnet, daß sie mit dem beweglichen Zeigerarm in einen Bereich verschwenkt wird, welcher zwischen der Fotozelle 17 und der Lichtquelle 18 einerseits üuddem'Reflekfof 15 andererseits ΐ5 liegt. Hierbei bewegt sich die Blende 23 zunächst in den Lichtstrahl 21, welcher von dem Reflektor 15 auf die Fotozelle 17 gerichtet ist, und verdunkelt dadurch die Fotozelle. Im weiteren Verlauf der Ausschlagbewegung-des--Zeigerarmes 10-werden sodaiin:-gleich- ao zeitig die beiden Strahlen 21 und 20 und sodann nur der von der Lichtquelle 18 auf den Reflektor 15 gerichtete Lichtstrahl 20 unterbrochen. Auf diese Weise verdunkelt die Blende 23 die Fotozelle 17 über einen Anzeigebereich der Skala 12, der etwa 11 bis 15 % der gesamten Skala beträgt und innerhalb dessen die An-Zeigevorrichtung 12, 13 spielen kann, ohne daß eine Übersteuerung hervorgerufen wird.

Als' Reflektor 15 wird vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise ein Konkavreflektor verwendet, durch welchen der reflektierte Strahl 21 so gebündelt _s wird, daß er konvergiert und durch einen scharfumrissenen Brennpunkt geschickt wird. Wird dann der reflektierte Strahl 21 durch die Blende 23 in diesem Brennpunkt unterbrochen, dann ist die Steuerwirkung sehr schärf ausgeprägt, weil die kleinste mögliche Bewegung des Zeigerarmes 10 mit der Blende 23 die auf die Fotozelle fallenden Lichtmengen zur Betätigung der Steuervorrichtung wirksam-verändert.

Als Lichtquelle 18 wird vorzugsweise eine Lampe der sogenannten Vorbündelungsbauart verwendet, bei welcher schon der auf den Reflektor 15 hin gerichtete Lichtstrahl 20 in gewissem Ausmaß gebündelt wird. Bei Verwendung einer derartigen Lampe ist ein Auswechseln derselben möglich, ohne daß andere Ver-Stellungen, Einregelungen oder Veränderungen der fotoelektrischen Einrichtung notwendig sind.

Die Fotozelle 17 ist in einen elektrischen Steuerkreis eingeschaltet, in welchem ein Relais oder eine andere Vorrichtung betätigt wird, sobald der Lichteinfallnach der Fotozelle unterbrochen wird, d. h., sobald die Blende 23 den Lichtstrahl 21 unterbricht.

Die Bewegung des Zeigerarmes 10 kann mittels eines Anschlages 25 in einer Stellung begrenzt werden, in welcher die Blende 23 den Strahl 20 noch unterbricht, wie dies in der Zeichnung durch gestrichelte Linien angedeutet ist.

An Stelle der Fotozelle 17 kann auch vorteilhaft ein Fototransistor verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum selbsttätigen Steuern einer physikalischen Größe unter Verwendung einer fotoelektrischen Zelle, einer Lichtquelle, einem Reflektor, welcher den von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahl auf die fotoelektrische Zelle wirft, und aus einer Vorrichtung zum Abblenden des reflektierten bzw. einfallenden Lichtstrahles, wenn ein vorbestimmter Wert der Größe erreicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Blende (23) zuerst den einen Strahl, dann beide Strahlen und schließlich nur den zweiten Strahl unterbricht, während sich die Größe in ihrem Wert in der gleichen Richtung verändert.

2. Einrichtung, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende. (23) an einem Schwenkarm (10) sitzt, welcher mit einer Skala (12) eine Anzeigevorrichtung (12, 13) für die physikalische Größe bildet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2 mit einem Konkavreflektor, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (23) durch den Brennpunkt des Reflektors (15) bewegt wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (18) eine Lampe der Vorbündelungsbauart vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 672 620, 735 384;
USA.-Patentschrift Nr. 2 065 421.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen