DE1114568B - Photoelektrischer Pegler - Google Patents

Photoelektrischer Pegler

Info

Publication number
DE1114568B
DE1114568B DED31193A DED0031193A DE1114568B DE 1114568 B DE1114568 B DE 1114568B DE D31193 A DED31193 A DE D31193A DE D0031193 A DED0031193 A DE D0031193A DE 1114568 B DE1114568 B DE 1114568B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
mirror
controller
shading
photoelectric
relay
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DED31193A
Other languages
English (en)
Inventor
Dr Werner Hoehne
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Akademie der Wissenschaften der DDR
Original Assignee
Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Akademie der Wissenschaften der DDR filed Critical Akademie der Wissenschaften der DDR
Priority to DED31193A priority Critical patent/DE1114568B/de
Publication of DE1114568B publication Critical patent/DE1114568B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B11/00Automatic controllers
    • G05B11/01Automatic controllers electric
    • G05B11/012Automatic controllers electric details of the transmission means
    • G05B11/017Automatic controllers electric details of the transmission means using photo-electric means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Description

  • Photoelektrischer Regler Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Regler, bei dem ein Lichtbündel von einer Lichtquelle über eine Kondensorlinse und einen Spalt auf den Spiegel eines Meßgerätes fokussiert und von hier auf einen Konkavspiegel zurückgeworfen wird, dessen Krümmungsmittelpunkt nahe beim Spiegel des Meßgerätes liegt, hier nochmals reflektiert wird und zu einem gebrochenen Spiegel gelangt, der das Licht auf eine von zwei Photozellen wirft, deren Photoströme gegebenenfalls verstärkt werden. Der photoelektrische Regler nach der Erfindung kann wahlweise als Zweipunkt- und Dreipunktregler sowie als Schrittregler mit stetiger Funktionskurve verwendet werden und läßt sich ferner in einer wenig abgeänderten Form als stetiger Regler ausbilden.
  • Zur selbsttätigen Regelung langsam ablaufender Vorgänge werden häufig die relativ einfachen und betriebssicher arbeitenden Fallbügelregler verwendet, bei denen die Zeigerstellung eines Meßgerätes diskontinuierlich abgetastet wird. Diese Fallbügelregler werden in verschiedenen Ausführungen als Zweipunkt-, Dreipunkt- und Vielstufen-Schnittregler ausgebildet. Die Ansprechempfindlichkeit dieser Regler wird bei Geräten mit elektrischen Meßinstrumenten durch die Empfindlichkeit des Zeigerinstruments begrenzt. Da der Zeiger bei jeder Abtastung fixiert wird und das Instrument sich nach Freigabe des Zeigers erst wieder einstellen muß, wird die Schrittfolge sowohl von der Abtastzeitdauer als auch von der Einstellzeit des Instruments bestimmt.
  • Bekannt sind photoelektrische Regler, bei denen das vom beweglichen Organ eines Spiegelgalvanometers zurückgeworfene Licht entweder unmittelbar auf eine Photozelle fällt und diese mehr oder weniger stark beleuchtet oder bei denen sich im rechten Winkel zum Strahlengang eine in dieser Ebene rotierende Beschattungsscheibe bzw. verschieden strahlendurchlässige Scheibe befindet und den Strahlengang in Abhängigkeit vom Ausschlag des Meßinstruments periodisch unterbricht bzw. schwächt. In Verbindung mit Röhrenverstärkern oder Thyratronschaltungen lassen sich nach diesem Prinzip Regler in verschiedenen Spezialausführungen herstellen; die meisten dieser Regler verlangen jedoch eine gut stabilisierte Stromversorgung. Das gleiche gilt für rein elektronische Regeleinrichtungen, die schaltungsmäßig noch bedeutend komplizierter sind und deren Betriebssicherheit im allgemeinen wegen der Verwendung zahlreicher elektronischer Schaltungsteile geringer ist als die der Fallbügelregler.
  • Bekannt ist ferner ein photoelektrischer Nachlaufregler, bei dem ein von der Lampe über eine Linse gehender Lichtstrahl zunächst auf den Spiegel eines Meßsystems gelangt, von dort auf einen kreisförmig gekrümmten Reflektor fällt, von diesem wieder auf einen entsprechend der Höhenverschiebung etwas geneigt montierten Spiegel auf dem Folgesystem und von da auf den Schneidenreflektor gelangt. Sind nun die beiden beweglichen Spiegel in gleicher Lage, so fällt der Lichtstrahl genau auf die Schneide und wird in zwei gleiche Hälften gespalten, die auf die beiden Photozellen fallen, welche das bewegliche Organ des Schreibgerätes mit dem Folgezeiger steuern. Werden die beiden Photozellen gleich stark belichtet, so halten sie sich das Gleichgewicht, und das bewegliche Organ des Schreibgerätes wird nicht verändert. Stimmt aber die Lage des Folgezeigers mit der des Meßzeigers nicht überein, so fällt der Lichtstrahl nicht auf die Kante, sondern auf eine der beiden Reffektorhälften und belichtet die eine der beiden Zellen, während die andere dunkel bleibt. Dadurch wird jetzt das Gleichgewicht der zugehörigen Schaltung in der Weise gesteuert, daß sich das bewegliche Organ des Schreibsystems so dreht, daß die Differenz gegen das Meßsystem ausgeglichen wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen hochempfind-Echen, dabei jedoch möglichst einfachen und betriebssicheren, universell verwendbaren Regler zu schaffen, der an die Konstanz der Speisespannung keine besonderen Anforderungen stellt. Er soll sich sowohl als Schrittregler mit stetiger Funktionskurve als auch als Zweipunkt- und Dreipunktregler verwenden lassen. Seine, Ansprechempfindlichkeit und Schrittfolge sollen durch Verwendung eines Spiegelgalvanometers in Verbindung mit einer photoelektrischen Abtastvorrichtung und einer Beschattungsvorrichtung gegenüber den entsprechenden Größen eines Fallbügelreglers wesentlich gesteigert werden.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der gebrochene Spiegel mit zwei ebenen Flächen versehen ist und zwei Photozellen kleiner Fläche verwendet werden, die derart angeordnet sind, daß deren scheinbare Orte hinter dem gebrochenen Spiegel in einem Punkt zusammenfallen, der dem Krümmungsmittelpunkt des Konkavspiegels sehr nahe liegt.
  • Erfindungsgemäß wird durch das optisch-photoelektrische Prinzip der Abtastung eine um eine bis zwei Größenordnungen höhere Ansprechempfindlichkeit als bei den Fallbügelreglem und durch den Einbau einer rotierenden Beschattungsvorrichtung als Schrittgeber eine hohe Schrittfolge (Schrittdauer bis zu einer Sekunde) erzielt. In Verbindung mit auswechselbaren polarisierten Relais und einer langsam umlaufenden, abschaltbaren Beschattungseinrichtung wird die Regelanordnung wahlweise als Zweipunktregler, als Dreipunktregler oder als Schrittregler mit einer als Funktion der Regelabweichung stetig zunehmenden Stellgröße verwendet. Bei schnell rotierender Beschattungsscheibe erübrigt sich das elektromechanische Relais. Der verstärkte Photostrom dient nach Glättung unmittelbar als Stellgröße. In diesem Falle erhält man einen stetigen Regler. Allerdings ist es hier erforderlich, die Speisespannung zu stabilisieren. In dieser Form dürfte der Regler allerdings nicht den hohen Grad an Betriebssicherheit erreichen, wie er beim Schrittregler zu erwarten ist.
  • Die Erfindung sei an Hand des Ausführungsbeispiels der Zeichnung näher erläutert, ohne natürlich darauf beschränkt zu sein. Dabei zeigt Abb. 1 den Strahlengang im photoelektrischen Regler, Abb. 2 die Wirkungsweise des Beschattungsbleches und Abb. 3 eine Brückenschaltung.
  • Das Licht einer Glühbirne 1 (Abb. 1) wird über eine Kondensorlinse 2, einen Spalt 3 und einen im Winkel von etwa 450 gegen die mittlere Strahlenrichtung geneigten Spiegel 10 auf den Galvanometerspiegel 9 fokussiert. Von hier wird das Licht zurückgeworfen und erzeugt nach nochmaliger Reflexion am Spiegel 10 auf dem Konkavspiegel 4 ein Bild des Spaltes 3. Brennweite und Einstellung des Konkavspiegels 4 sind so zu wählen, daß der scheinbare Ort 11 des Galvanometerspiegels 9 hinter dem Spiegel 10 nahezu mit dem Krümmungsmittelpunkt des Konkavspiegels 4 zusammenfällt. Daher würde der Konkavspiegel 4 das Licht unabhängig von der Lage des Spaltbildes und somit unabhängig von der Größe und dem Vorzeichen des Galvanometerausschlages nach einer bestimmten Stelle hin werfen. Damit das Spaltbild den Rand des Konkavspiegels 4 nicht überschreitet, muß das bewegliche Organ des Galvanometers mit Anschlägen versehen werden. Durch einen gebrochenen Spiegel 8, der genau in der Symmetrieebene steht, wird der Weg des Lichtstrahles nochmals geknickt und fällt dann je nach dem Galvanometerausschlag auf die eine von zwei Photozellen 12 und 13. Das Galvanometer ist so einzustellen, daß der Lichtstrahl in der Nullage genau in der Symmetrieebene verläuft.
  • Zwischen dem Konkavspiegel 4 und dem Spiegel 8 befinden sich mit der Achse in der Symmetrieebene eine Einstellvorrichtung 5 zur Festlegung der Ansprechgrenzen des Reglers sowie eine durch Synchronmotor 7 angetriebene, rotierende, geschwärzte Beschattungsseheibe 6, die den Lichtstrahl bei jeder halben Umdrehung einmal unterbricht. Die Dauer der Unterbrechung hängt von der Größe des Galvanometerausschlages ab und ist bei kleinen Ausschlägen am größten.
  • Bezeichnet man gemäß Abb. 2 den Ausschlag des Lichtzeigers (im absoluten Winkehnaß) mit 7, den Krümmungsradius des Konkavspiegels 4 mit R, den Radius der Beschattungsscheibe 6 mit r und den Ab- stand der Rotationsachse der Beschattungsscheibe vom Konkavspiegel 4 mit L, so ergibt sich der Winkel 7, der den Bereich des unterbrochenen Lichtstrahles bezeichnet, in Abhängigkeit von 99 aus der Beziehung Den Bereich des nicht unterbrochenen Strahlenganges 2ß=al+a2 erhält man demzufolge aus Da die Stellvorrichtung des Reglers nur während der Zeiten betätigt wird, in denen Licht auf die Photozellen fällt, wird die Stellgröße in Abhängigkeit von dem die Regelabweichung x charakterisierenden Lichtzeigerausschlag qg auf den Bruchteil vermindert. Wie aus der Abb. 2 ersichtlich, ist stets R - L > r und R > 2 r. Für kleine Galvanometerausschläge, d. h. solange der Ausdruck ist, kann die Stellgröße y als annähernd lineare Funktion der Regelabweichung x betrachtet werden, wie leicht gezeigt werden kann, wenn man die Formel (3) als Funktion von T in einer Reihe entwickelt. Es ist möglich, die Stellgröße als Funktion der Regelabweichung (p durch Änderung der Größen r, L und es möglich, den beiden Schenkeln der Beschattungsin gewissen Grenzen zu variieren. Außerdem ist scheibe ungleiche Längen zu geben. Durch Einfügen besonderer Getriebe zwischen Antriebsmotor und der Achse der Beschattungsscheibe kann man ferner die Rotationsgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Stellung der Beschattungsscheibe ungleichförmig gestalten.
  • Läßt man die Photoströme auf die Steuergitter zweier Elektronenröhren 14 und 15 in einer abgeglichenen Differenz- oder Brückenschaltung (etwa nach der in Abb. 3 als Beispiel dargestellten Brückenschaltung) oder auf eine andere Verstärkeranordnung einwirken, so erhält man am Verstärkerausgang 16 periodische Stromimpulse, deren Richtung vom Vorzeichen der Regelabweichung und deren Länge vom Betrag der Regelabweichung abhängt. Bei schnell umlaufender Beschattungsscheibe dürfte es leicht möglich sein, den pulsierenden Gleichstrom zu glätten. Man erhält hierdurch einen Regler, der praktisch wie ein stetiger arbeitet. Läßt die zeitliche Veränderlichkeit der zu regelnden Größe eine langsame Rotation der Beschattungsscheibe zu (Umlaufzeit > 1 Sekunde), so kann man in den Diagonalzweig der Röhrenbrücke ein polarisiertes Relais mit zwei Schaltstellungen links und rechts und einer mittleren Ruhelage einfügen.
  • Wird der Motor der rotierenden Beschattungsscheibe abgeschaltet und die Beschattungsscheibe in die Symmetrieebene gestellt, so läßt sich der zuletzt beschriebene Regler als Dreipunktregler verwenden. Tauscht man das genannte polarisierte Relais mit mittlerer Ruhelage des Ankers zwischen den Kontakten gegen ein äußerlich gleiches mit einer oder zwei Ankerruhelagen aus, so läßt sich der beschriebene Tendenzregler leicht in einen Ein-Aus-Regler verwandeln.
  • Alle beschriebenen Reglertypen lassen sich sowohl mit P-Verhalten als auch mit J-Verhalten ausführen. Im letztgenannten Falle schaltet das Relais einen Gleich- oder Wechselstrom-SteRmotor mit Links-und Rechtslauf in einer der beiden Drehrichtungen ein bzw. um.
  • Wird dieser photoelektrische Regler nach dem Baukastenprinzip aufgebaut, so besitzt er infolge der Austauschbarkeit der Baueinheiten universelle Verwendbarkeit. Er läßt sich für die verschiedensten Regelaufgaben einsetzen, selbst dann, wenn nur sehr geringe Steuerenergien zur Verfügung stehen.

Claims (2)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Photoelektrischer Regler, bei dem ein Lichtbündel von einer Lichtquelle über eine Kondensorlinse und einen Spalt auf den Spiegel eines Meßinstrumentes fokussiert und von hier auf einen Konkavspiegel zurückgeworfen wird, dessen Krümmungsmittelpunkt nahe beim Spiegel des Meßgerätes liegt, hier nochmals reflektiert wird und zu einem gebrochenen Spiegel gelangt, der das Licht auf eine von zwei Photozellen wirft, deren Photoströme gegebenenfalls verstärkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der gebrochene Spiegel (8) mit zwei ebenen Flächen versehen ist und zwei Photozellen (12, 13) kleiner Fläche verwendet werden, die derart angeordnet sind, daß deren scheinbare Orte hinter dem gebrochenen Spiegel (8) in einem Punkt zusammenfallen, der dem Krümmungsmittelpunkt des Konkavspiegels (4) sehr nahe liegt.
  2. 2. Photoelektrischer Regler nach Anspruch 1 mit einer Beschattungsvorrichtung, bestehend aus einer Beschattungsscheibe und einem Motor, der die Scheibe in Rotation versetzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine rechteckige Beschattungsscheibe (6) im Strahlengang zwischen dem Konkavspiegel (4) und dem gebrochenen Spiegel (10) befindet und um eine Achse rotiert, die in der Symmetrieebene senkrecht zur Strahlenrichtung steht und in der Ebene der Beschattungsscheibe verläuft. 3. Photoelektrischer Regler nach Ansprach 1 und 2 bei Verwendung als Dreipunktregler, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (7) abgeschaltet oder fortgelassen wird. 4. Photoelektrischer Regler nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Diagonalzweig einer Röhrenbrücke bzw. in einer Differenzschaltung angeordnetes Relais derart auswechselbar oder umschaltbar ist, daß ein polarisiertes Relais mit mittlerer Ruhelage des Ankers zwischen den Kontakten und zwei Schaltstellungen links und rechts durch ein äußerlich gleiches polarisiertes Relais mit einer oder zwei Ruhelagen ersetzt wird, wodurch der Dreipunktregler bzw. Schrittregler in einen Zweipunktregler verwandelt wird. 5. Photoelektrischer Regler nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regler mit J-Verhalten durch Einfügen eines einschaltbaren Stelknotors im Schaltkreis des Relais entsteht. 6. Photoelektrischer Regler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais entfällt, die Beschattungsscheibe (6) durch einen schneHaufenden Motor (7) angetrieben wird und ein stetiger Regler entsteht, indem eine am Verstärkerausgang abgegriffene geglättete Gleichspannung unmittelbar zur Steuerung des Stellgliedes benutzt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 672 620, 596 771; französische Patentschrift Nr. 776 857; USA.-Patentschrift Nr. 1939 443; ATM-Blatt J 034-3, 1932.
DED31193A 1959-07-30 1959-07-30 Photoelektrischer Pegler Pending DE1114568B (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED31193A DE1114568B (de) 1959-07-30 1959-07-30 Photoelektrischer Pegler

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DED31193A DE1114568B (de) 1959-07-30 1959-07-30 Photoelektrischer Pegler

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1114568B true DE1114568B (de) 1961-10-05

Family

ID=7040808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DED31193A Pending DE1114568B (de) 1959-07-30 1959-07-30 Photoelektrischer Pegler

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE1114568B (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE596771C (de) *
US1939443A (en) * 1931-05-26 1933-12-12 Westinghouse Electric & Mfg Co Regulator system
FR776857A (fr) * 1934-08-04 1935-02-05 Cfcmug Perfectionnements aux régulateurs automatiques

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE596771C (de) *
US1939443A (en) * 1931-05-26 1933-12-12 Westinghouse Electric & Mfg Co Regulator system
FR776857A (fr) * 1934-08-04 1935-02-05 Cfcmug Perfectionnements aux régulateurs automatiques
DE672620C (de) * 1934-08-04 1939-03-06 Cfcmug Einrichtung zur Regelung einer veraenderlichen Groesse in Abhaengigkeit von einer oder mehreren veraenderlichen Bezugsgroessen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0019721B1 (de) Optische Projektionseinrichtung zum Ausrichten eines Projektionsbildes auf einer Oberfläche
DE2051528C2 (de) Fotoelektrischer Konturenabtaster für Kopierwerkzeugmaschinen
DE1761170B1 (de) Foto-Zeichenkopf mit Symbolen zur Belichtung einer fotoempfindlichen Zeichenunterlage
DE1114568B (de) Photoelektrischer Pegler
DE2144052C3 (de) Koordinaten-MeBmaschine
DE2728567A1 (de) Vorrichtung zum abtasten transparenter vorlagen
DE596771C (de)
DE1772891B1 (de) Vorrichtung zum automatischen Scharfeinstellen eines Objektivs
DE2237138C3 (de) Winkelmesser
DE918782C (de) Verfahren und Einrichtung zum selbsttaetigen Einstellen einer Photozelle auf den Hoechst- oder Tiefstwert eines Strahlungsfeldes
DE1254742B (de) Geraet zur Abtastung bzw. Verfolgung von Linien in flaechenhafter Darstellung
DE1087372B (de) Verfahren und Einrichtung zur vollautomatischen Scharfeinstellung optischer Geraete
DE1928432C (de) Anordnung zum Stabilisieren der Scharfeinstellung des Objektivs eines optischen Instruments
AT208215B (de) Blendensteuerung für photographische oder kinematographische Apparate
DE2234448C3 (de) Einrichtung zum automatischen Fokussieren optischer Geräte
DE2446679C3 (de) Röntgendiagnostikeinrichtung
AT214274B (de) Vergrößerungsgerät mit Belichtungsmeßvorrichtung
DE501396C (de) Vorrichtung zur Veraenderung der Tachometer-Ausschlaege bei Einrichtungen zur optischen Signaluebertragung
DE1477390C (de) Gerat zur Anzeige der Verschiebungs große eines Schlittens
DE883809C (de) Verfahren und Anordnung zur Aufzeichnung von Toenen
DE2065930C3 (de) Mikrofilmriickvergrößerungsgerät mit Antriebsvorrichtungen zum Verstellen von optischen Elementen
DE2623630C2 (de) Scharfeinstellvorrichtung für Reproduktions- und Wiedergabegeräte
DE1163135B (de) Mit Kameraeinstellern gekuppelter photoelektrischer Belichtungsmesser
DE1282994B (de) Dia-Projektor mit selbsttaetiger Scharfeinstellung
DE1203125B (de) Blendensteuerung fuer fotografische und kinemato-grafische Apparate