DE1164116B

DE1164116B - Device for speed control of the luminous flux switching means of photometers

Info

Publication number: DE1164116B
Application number: DEC24151A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Claus Kalweit; Dipl-Phys Gerhard Kurdal
Original assignee: Continental Elektronidustrie AG
Current assignee: Continental Elektronidustrie AG
Priority date: 1961-05-19
Filing date: 1961-05-19
Publication date: 1964-02-27

Description

Einrichtung zur Drehzahlregelung des Lichtstromschaltmittels von Fotometern Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Rege lung der Drehzahl der motorisch angetriebenen Lichtstromschaltvorrichtung von lichtelektrischen Fotometern mit einem elektrischen auf den Antriebsmotor der Schaltvorrichtung einwirkenden Regler und einem vom Motor betätigten Schalter zur Erzeugung einer Impulsfolge mit zur Motordrehzahl verhältnisgleicher Folgefrequenz.Device for speed control of the luminous flux switching means of photometers The invention relates to a device for Rege development of the speed of the motor powered luminous flux switching device of photoelectric photometers with a electrical regulator acting on the drive motor of the switching device and a switch operated by the engine to generate a pulse train with the engine speed proportionate repetition frequency.

In bekannten Fotometern erfolgt die Regelung der Drehzahl des motorisch angetriebenen Lichtstromschaltmittels unter Verwendung von Fliehkraftkontaktreglern, die, auf der Motorwelle angeordnet, in den Speisestromkreis des Motors eingreifen. Es ist auch bekannt, als Istwertsignalgeber für die Drehzahl der Lichtstromschaltvorrichtung einen elektromagnetischen Generator zu benutzen, der nach Art bekannter Tachometergeneratoren eine Wechselspannung erzeugt, deren Amplitude zur Motordrehzahl proportional ist. Die bekannten Anordnungen leiden entweder unter dem Mangel, daß in den elektrischen Schaltkreisen des Fotometers Spannungsschwankungen auftreten, oder aber darunter, daß mit der Drehachse des Schaltmittels ein gesonderter Generator gekoppelt werden muß, was besonders im Falle kleiner transportabler Fotometer als nachteilig empfunden wird. In known photometers, the speed of the is controlled by a motor powered luminous flux switch using centrifugal contact regulators, which, arranged on the motor shaft, intervene in the supply circuit of the motor. It is also known as an actual value signal generator for the speed of the luminous flux switching device to use an electromagnetic generator in the manner of known tachometer generators generates an alternating voltage, the amplitude of which is proportional to the engine speed. The known arrangements suffer either from the deficiency that in the electrical Circuits of the photometer voltage fluctuations occur, or else below, that a separate generator can be coupled to the axis of rotation of the switching means must, which is felt to be disadvantageous, especially in the case of small portable photometers will.

So ist es an Differentialfotometern mit einem lichtelektrischen Wandler, dem die beiden zu vergleichenden Lichtströme über die Schaltvorrichtung nacheinander zugeführt sind, auch bekannt, die zum Zwecke der phasenempfindlichen Gleichrichtung der dem Wandler entnehmbaren Spannung erforderiiche Bezugsspannung mittels eines Schalters lichtelektrischer Natur zu erzeugen, der durch die ohnehin vorhandene Lichtstromschaltvorrichtung mitbetätigt ist. Ein derartiger Schalter erzeugt eine Impulsfolge, deren Frequenz zur Drehzahl der Schaltvorrichtung verhältnisgleich ist. Bei Verwendung dieser Impulsfolge als Istwertsignal für die Motordrehzahl der Schaltvorrichtung tritt die Aufgabe auf, das erzeugte Signal zu demodulieren, d. h., es muß die Impulsfolgefrequenz in eine dazu proportionale elektrische Spannung umgesetzt werden. So it is with differential photometers with a photoelectric converter, which the two luminous fluxes to be compared via the switching device one after the other are supplied, also known, for the purpose of phase sensitive rectification the voltage that can be taken from the converter by means of a reference voltage Switch of photoelectric nature to be generated by the already existing Luminous flux switching device is also actuated. Such a switch produces a Pulse sequence, the frequency of which is proportional to the speed of the switching device is. When using this pulse sequence as the actual value signal for the motor speed of the Switching device has the task of demodulating the generated signal, i. that is, the pulse repetition frequency must be converted into an electrical voltage proportional to it implemented.

Zur empfindlichen und genauen Messung kleiner Drehzahldifferenzen ist es in diesem Zusammenhang bekannt, eine lichtelektrisch erzeugte Impulsfolge mit drehzahlproportionaler Impulsfolgefrequenz einem selektiven Verstärker, bestehend aus einer Elektronenröhre und einem dieser nachgeschalteten Meßschwingkreis, zuzuführen. Der Meßschwingkreis ist dabei auf eine Frequenz abgestimmt, die der Sollfrequenz der Impulsfolge entspricht, oder aber es ist die Anordnung derart getroffen, daß der Schwingkreis so abgestimmt ist, daß die der Solldrehzahl entsprechende Impulsfolgefrequenz auf einer Flanke der Schwingkreisresonanzkurve liegt. For sensitive and precise measurement of small speed differences it is known in this context, a photoelectrically generated pulse sequence with speed-proportional pulse repetition frequency a selective amplifier, consisting from an electron tube and one of these downstream measuring oscillating circuits. The resonant circuit is tuned to a frequency that is the setpoint frequency corresponds to the pulse train, or the arrangement is made such that the resonant circuit is tuned so that the pulse repetition frequency corresponding to the target speed lies on one edge of the resonant circuit resonance curve.

Anordnungen dieser Art weisen den Nachteil auf, daß die am Schwingkreis abgreifbare Wechselspannung wegen der Impulsform seiner Steuerspannung Verzerrungen unterliegt, die auf Resonanzanregung des Schwingkreises zurückzuführen ist. Dieses macht sich besonders bei plötzlichen Drehzahländerungen der Schaltvorrichtung regelungsdynamisch störend bemerkbar, weil durch diesen Vorgang größere Regelabweichungen, als tatsächlich vorhanden, vorgetäuscht werden. Arrangements of this type have the disadvantage that the resonant circuit AC voltage that can be tapped off due to the pulse shape of its control voltage distortions which can be traced back to the resonance excitation of the oscillating circuit. This makes itself control-dynamic especially with sudden speed changes of the switching device noticeably disturbing, because this process causes larger system deviations than actually present, to be simulated.

Der Erfindung entsprechend wird deshalb eine Einrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei der die vom Schalter erzeugte Impulsspannung einem selektiven Verstärker, dessen Selektion derart gewählt ist, daß die Sollfrequenz der Impulsspannung auf einer Flanke seiner Selektionskurve gelegen ist, zugeführt ist und seine Ausgangsspannung nach Gleichrichtung den Regler steuert, die sich dadurch kennzeichnet, daß dem Schalter ein selektiver Verstärker, der auf die Grundfrequenz der Impuls, spannung abgestimmt ist, nachgeschaltet und die Schaltspannung einer gegen ihre Sollfrequenz verstimmte Wechselstrombrücke als Speisespannung, deren gleichgerichtete Diagonalspannung den Regler steuert, zugeführt ist. According to the invention is therefore a device of the opening mentioned type proposed in which the pulse voltage generated by the switch a selective amplifier, the selection of which is chosen such that the desired frequency the pulse voltage is located on an edge of its selection curve, is supplied is and its output voltage after rectification controls the regulator, which itself characterized in that the switch is a selective amplifier that operates on the fundamental frequency the pulse, voltage is matched, connected downstream and the switching voltage one AC bridge detuned from its nominal frequency as a supply voltage, whose rectified diagonal voltage controls the regulator, is supplied.

Das Zeichnungsblatt erläutert ein Ausführungsbeispiel an Hand eines Differendalfotometers zum Vergleich seiner Lichtströme, die wechselweise periodisch über eine als Drehblende ausgebildete Lichtstromschaltvorrichtung seitlich nacheinander einem lichtelektrischen Wandler zugeführt sind. Die durch den Wandler erzeugte elektrische Spannung enthält Impulse, die den jeweiligen Lichtströmen verhältnisgleich sind und die einer Meßvorrichtung zugeführt sind, in der sie getrennt und verglichen werden. Die Trennung erfolgt unter Verwendung der durch den Schalter erzeugten, der Drehzahl der Drehblende in ihrer Frequenz verhältnisgleichen Schaltimpulsfolge. The drawing sheet explains an embodiment using one Differendal photometer to compare its luminous flux, which alternate periodically Laterally one after the other via a luminous flux switching device designed as a rotary shutter are fed to a photoelectric converter. By the converter The generated electrical voltage contains pulses that are proportional to the respective luminous flux and which are fed to a measuring device in which they are separated and compared will. The separation is carried out using the generated by the switch, the frequency of the switching pulse sequence is the same as the speed of the rotary shutter.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines üblichen Fotometers schematisch; in Fig.2 ist der Verlauf des Amplitudenübertragungsverhältnisses des in der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehenen Demodulators dargestellt. F i g. 1 schematically shows part of a conventional photometer; in Figure 2 is the course of the amplitude transfer ratio of the invention Device provided demodulator shown.

In der F i g. 1 bezeichnet 1 einen Motor, der eine auf der Welle 2 befestigte Blendenscheibe 3 antreibt. In FIG. 1 denotes 1 a motor, one on the shaft 2 attached diaphragm disk 3 drives.

Die Blendenscheibe 3 gibt die beiden hinsichtlich ihres Lichtstromes zu vergleichenden Lichtstrahlen, die mit 4 und 5 bezeichnet sind, abwechselnd frei. In der dargestellten Stellung ist der Strahl 5 abgedeckt, während der Strahl 4 auf einen lichtelektrischen Wandler 6 gelangt. Von den in den beiden Strahlengängen eingeschalteten optischen abbildenden und umlenkenden Elementen sind lediglich Umlenkele mente 7, 8 und 9 dargestellt. Die von dem Wandler 6 erzeugten elektrischen Signale sind phasenrichtig entsprechend ihrer Lichtstromzugehörigkeit getrennt worden. Zu diesem Zweck ist ein Bezugssignal nötig, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel fotoelektrisch mit Hilfe einer Lichtquelle 10 und eines zweiten lichtelektrischen Wandlers 11 durch die Blendenscheibe 3 selbst erzeugt ist. Das Bezugssignal ist nach Verstärkung in einem Verstärker 17 einer Einrichtung 18 zugeführt, die im wesentlichen aus einem phasenempfindlichen, von dem Bezugssignal des Wandlers 11 gesteuerten Gleich richter zur phasenempfindlichen Gleichrichtung der von dem Wandler 6 erzeugten Signale besteht. Der Einrichtung 18 sind demnach in bekannter Weise zwei Spannungen entnehmbar, deren Größe ein Maß für die beiden zu vergleichenden Lichtströme ist. Ihre Spannungsdifferenz und damit die Lichtstromdifferenz ist durch ein Differenzmeßgerät 19 angezeigt.The diaphragm 3 gives the two in terms of their luminous flux to be compared light rays, which are denoted by 4 and 5, alternately free. In the position shown, the beam 5 is covered, while the beam 4 is on a photoelectric converter 6 arrives. Of those in the two beam paths Switched-on optical imaging and deflecting elements are only deflectors elements 7, 8 and 9 shown. The electrical signals generated by the transducer 6 have been separated in the correct phase according to their luminous flux. to for this purpose a reference signal is necessary, which in the present exemplary embodiment photoelectrically with the aid of a light source 10 and a second photoelectric one Converter 11 is generated by the diaphragm disk 3 itself. The reference signal is after amplification in an amplifier 17 is fed to a device 18 which essentially from a phase-sensitive, controlled by the reference signal of the converter 11 Rectifier for the phase-sensitive rectification of the generated by the converter 6 Signals. The device 18 is therefore in a known manner two voltages whose size is a measure of the two luminous fluxes to be compared. Your voltage difference and thus the luminous flux difference is determined by a differential measuring device 19 displayed.

Das von dem Wandler 11 erzeugte, eine Rechteckform aufweisende Bezugssignal ist gleichzeitig zur Drehzahlregelung benutzt. Zu diesem Zweck dient die in der unteren Hälfte der F i g. 1 dargestellte Einrichtung, die aus einem selektiv wirkenden Verstärker 12, einer im Prinzip einen Flankendemodulator darstellenden Wien-Robinson-Meßbrücke 13, einem Gleichrichter 14 und einem Verstärker 15 besteht. The reference signal generated by the transducer 11 and having a rectangular shape is also used for speed control. The in the lower half of FIG. 1 shown device, which consists of a selectively acting Amplifier 12, a Wien-Robinson measuring bridge which in principle represents an edge demodulator 13, a rectifier 14 and an amplifier 15 consists.

Mit 16 ist die Spannungsquelle bezeichnet.The voltage source is denoted by 16.

Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Das rechteckförmige Signal wird durch den Selektivverstärker, der auf die Grundfrequenz des in der Reckteckschwingung enthaltenen Frequenzgemisches abgestimmt ist, verstärkt, so daß am Ausgang des Verstärkers ein sinusförmiges Signal entsteht, welches der Meßbrücke zugeführt wird. Die Meßbrücke, deren Amplitudenübertragungsverhältnis - also die Amplitude A des Ausgangssignals bei konstanter Amplitude des Eingangssignals - in Fig.2 angedeutet ist, ist derart abgestimmt, daß das Minimum der Kurve bei einer Frequenz f' liegt, die etwas größer als die Frequenz ist. die der Solldrehzahl der Welle 2 entspricht. Am Ausgang der Meßbrücke entsteht also eine Wechselspannung, deren Amplitude ein Maß für die Frequenz ist. Diese Wechselspannung wird gleichgerichtet und zur Steuerung des Regelverstärkers 15 verwendet, der den Motor 1 speist. The mode of operation of this device is as follows: The rectangular Signal is generated by the selective amplifier, which is based on the fundamental frequency of the square wave Contained frequency mixture is tuned, amplified, so that at the output of the amplifier a sinusoidal signal is produced which is fed to the measuring bridge. The measuring bridge, their amplitude transfer ratio - i.e. the amplitude A of the output signal with constant amplitude of the input signal - indicated in Fig.2, is such matched that the minimum of the curve is at a frequency f 'which is slightly greater than the frequency is. the target speed of the Wave 2 corresponds. At the exit of the The measuring bridge creates an alternating voltage, the amplitude of which is a measure of the frequency is. This alternating voltage is rectified and used to control the control amplifier 15 is used, which feeds the motor 1.

Es ist, wie leicht einzusehen, sehr wichtig, daß die Amplitude der am Eingang der Frequenzbrücke liegenden Wechselgröße konstant ist. Zu diesem Zweck kann man die an der Lichtquelle 18 liegende Spannung stabilisieren, oder man schaltet vor die Meßbrücke eine Einrichtung zur Amplitudenbegrenzung. As can be seen, it is very important that the amplitude of the alternating quantity lying at the input of the frequency bridge is constant. To this end you can stabilize the voltage applied to the light source 18, or you can switch in front of the measuring bridge a device for limiting the amplitude.

Obgleich als Ausführungsbeispiel lediglich die Anwendung des Erfindungsgedankens bei einem Differentialfotometer beschrieben wurde, so ist es einzusehen, daß der Erfindungsgedanke, obwohl er gerade bei solchen Geräten besonders vorteilhaft ist, nicht notwendig auf diese Art von Fotometern beschränkt ist. Auch ist es nicht erforderlich, daß zur Umwandlung der Frequenzänderung des die Umlauffrequenz repräsentierenden Signals in eine Amplitudenänderung einer Größe eine Meßbrücke vom Wien-Robinson-Typ verwendet wird. Es kann vielmehr hierfür jeder bekannte Frequenzdemodulator verwendet werden. Although only the application of the inventive concept as an exemplary embodiment in the case of a differential photometer, it can be seen that the Inventive idea, although it is particularly advantageous with such devices, is not necessarily limited to this type of photometer. It is also not necessary that for converting the change in frequency of the representative of the rotational frequency Signal in an amplitude change of a size a measuring bridge of the Wien-Robinson type is used. Rather, any known frequency demodulator can be used for this purpose will.

Claims

Claims: 1. Device for controlling the speed of the motor powered luminous flux switching device of photoelectric photometers with a electrical regulator acting on the drive motor of the switching device and a switch operated by the engine to generate a pulse train with the engine speed the same repetition frequency at which the pulse voltage generated by the switch a selective amplifier, the selection of which is chosen such that the desired frequency the pulse voltage is located on an edge of its selection curve, is supplied is and its output voltage controls the regulator after rectification, d a d u r c h characterized that the switch (10, 3, 11) is a selective amplifier (12) downstream and its output voltage as a supply voltage against the setpoint frequency the switching voltage detuned AC bridge (13) is supplied, the rectified Diagonal voltage controls the regulator.

2. Device according to claim 1 for comparing two luminous fluxes with periodically applied to one of the two luminous fluxes via the switching device photoelectric converter and a phase sensitive downstream of the converter Rectifier to which an auxiliary voltage generated by the switching device is fed is. characterized in that the auxiliary voltage simultaneously controls the speed controller controls.

Considered publications: German Patent Specifications No. 950 096, 869 878; Austrian Patent No. 215 547; U.S. Patent No. 2442910.