DE1174093B

DE1174093B - Measuring device for determining the speed of rotating bodies or the frequency of reciprocating movements

Info

Publication number: DE1174093B
Application number: DES58527A
Authority: DE
Inventors: Dr Rer Nat Hans-Joac Dipl-Phys
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1958-06-07
Filing date: 1958-06-07
Publication date: 1964-07-16

Description

Meßeinrichtung zur Ermittlung der Drehzahl rotierender Körper oder der Frequenz von eine und hergehenden Bewegungen Es sind bereits Meßeinrichtungen zur Ermittlung der Drehzahl rotierender Körper oder der Frequenz von eine und hergehenden Bewegungen auf lichtelektrischem Wege bekanntgeworden, welche mit einer Fotozelle oder einem Fototransistor arbeiten und durch rhythmische Belichtung frequenzabhängige bzw. drehzahlabhängige Impulse zu erzeugen vermögen. Durch nachfolgende Verstärkung und Auswertung der Impulse kann eine Drehzahl- oder Frequenzmessung vorgenommen werden.Measuring device for determining the speed of rotating bodies or the frequency of one-and-forth movements There are already measuring devices to determine the speed of rotating bodies or the frequency of one and the other Movements become known by photoelectric means, which with a photocell or a phototransistor work and frequency-dependent through rhythmic exposure or able to generate speed-dependent pulses. Through subsequent reinforcement and evaluation of the impulses, a speed or frequency measurement can be carried out will.

Im Gegensatz zu Tachometermaschinen zeichnen sich die mit Fotozellen oder Fototransistoren arbeitenden Anordnungen durch kein oder nur ein kleines zusätzliches Trägheitsmoment, z. B. bedingt durch rotierende Scheiben, Blenden od. dgl., aus, welche lediglich gerade stark genug bemessen sind, daß sie eine intermittierende Belichtung oder Bestrahlung des Fototransistors bewerkstelligen. Es treten weiterhin keine Gegenmomente durch induzierte Felder auf, wie dies bei den jetzt üblichen Tachometermaschinen der Fall ist. Ebenso erfolgt die Abnahme der Ausgangsleistung rückwirkungsfrei. Die Höhe der Impulse selbst ist unabhängig von der Drehzahl. In contrast to tachometer machines, those with photo cells stand out or phototransistors working arrangements with little or no extra Moment of inertia, e.g. B. due to rotating disks, diaphragms or the like., From, which are only just strong enough to be an intermittent Make exposure or irradiation of the phototransistor. It continues to kick no counter torques due to induced fields, as is the case with the now usual Speedometer machines is the case. The output power is also decreased retroactive. The level of the impulses itself is independent of the speed.

Die bekannten auf lichtelektrischem Wege arbeitenden Meßeinrichtungen der eingangs genannten Art erfordern infolge der von der Fotozelle oder dem Fototransistor abgegebenen schwachen Impulsleistungen eine nachfolgende Verstärkung und sind dadurch störanfällig. Die Eigenschaften des Verstärkers gehen überdies vielfach in die Messung ein und bringen zumindest eine gewisse Unsicherheit bei der Ermittlung der Werte. The known photoelectric measuring devices of the type mentioned require as a result of the photocell or the phototransistor emitted weak pulse powers a subsequent gain and are thereby prone to failure. The characteristics of the amplifier are also often reflected in the measurement and bring at least a certain amount of uncertainty when determining the values.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Meßeinrichtung zur Ermittlung der Drehzahl rotierender Körper oder der Frequenz von eine und hergehenden Bewegungen auf lichtelektrischem Wege, unter Verwendung eines im Rhythmus der Drehzahl oder Frequenz zu bestrahlenden Fototransistors. The invention relates to a measuring device for determining the speed of rotating bodies or the frequency of reciprocating movements by photoelectric means, using a in the rhythm of the speed or Frequency to be irradiated phototransistor.

Es liegt ihr die Aufgabe zugrunde, eine Meßeinrichtung dieser Art so auszubilden, daß einerseits eine Verstärkung der im Fototransistor erzeugten Impulse und damit störanfällige Verstärker überflüssig werden, andererseits aber der Fototransistor unmittelbar weitgehend ein fehlerfreies Messen der Drehzahl bzw. It is based on the task of a measuring device of this type to be designed so that on the one hand an amplification of the generated in the phototransistor Pulses and thus susceptible amplifiers become superfluous, but on the other hand the phototransistor enables a largely error-free measurement of the speed or

Frequenz ermöglicht.Frequency allows.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß als Fototransistor ein Silizium-Fototransistor hoher Schaltleistung von solcher Bemessung vorgesehen ist, daß unter unmittelbarem Anschluß des Verbrauchers an den Fototransistor der über ihn fließende Strom oder die an ihm abfallende Spannung unmittelbar ein weitgehend fehlerfreies Maß für die zu ermittelnde Drehzahl oder Frequenz darstellt, insbesondere ihr proportional ist. According to the invention, the object is achieved in that as a phototransistor a silicon phototransistor of high switching capacity of such a size is provided is that with direct connection of the consumer to the phototransistor The current flowing through it or the voltage dropping across it has a largely immediate effect flawless measure for the represents the speed or frequency to be determined, in particular is proportional to her.

Unter unmittelbarer Verbindung wird eine Verbindung ohne Zwischenschaltung eines Verstärkers verstanden. Im Kreis können jedoch Widerstände, z. B. A direct connection is a connection without interposition understood of an amplifier. In the circle, however, resistors such. B.

Drosseln oder Kondensatoren, enthalten sein.Chokes or capacitors.

Auf diese Weise ergeben sich Ausgangsleistungen, die einer nachfolgenden Verstärkung nicht mehr bedürfen, so daß die frequenz- oder drehzahlabhängige Spannung unmittelbar vom Siliziumtransistor über frequenzabhängige Widerstände hergeleitet werden kann. This results in output powers that of a subsequent one Amplification no longer required, so that the frequency or speed-dependent voltage derived directly from the silicon transistor via frequency-dependent resistors can be.

Die Erfindung erlaubt dementsprechend unter Vermeidung eines störanfälligen Verstärkers somit einen wesentlich geringeren Aufwand bei einer geforderten Ausgangsleistung. Die Ausgangsleistung ist dabei durch Wahl von Siliziumtransistoren auf Werte zu bringen, die höher liegen als dies bei üblichen Tachometermaschinen der Fall ist. Silizium-Fototransistoren haben beispielsweise Schaltleistungen von 1 A bei 100 V. The invention accordingly allows while avoiding a failure-prone Amplifier thus requires significantly less effort for a required output power. The output power is increased by the choice of silicon transistors bring that are higher than is the case with conventional tachometer machines. Silicon phototransistors, for example, have switching capacities of 1 A at 100 V.

Schließlich ist es ohne weiteres möglich, da ja die Impulsfrequenz der Wellendrehzahl exakt proportional ist, eine Frequenzvervielfachung vorzunehmen, wenn man dafür sorgt, daß während einer jeden Umdrehung des rotierenden Körpers mehrmals eine Belichtung oder Bestrahlung des Silizium-Fototransistors stattfindet. Bei der Verwendung von Schlitzen oder Blenden sind dann an Stelle einer einzigen Öffnung deren mehrere anzubringen. After all, it is easily possible, given the pulse frequency the shaft speed is exactly proportional to make a frequency multiplication, if you make sure that during each revolution of the rotating body exposure or irradiation of the silicon phototransistor takes place several times. When using slits or diaphragms instead of a single one Opening of several to be attached.

Zusätzlich zu einem Silizium-Fototransistor kann noch ein weiterer Silizium-Fototransistor oder deren mehrere vorgesehen sein, um damit beispielsweise eine Gegentaktschaltung aufzubauen. Frequenzabhängige Widerstände können durch Kapazitäten oder Induktivitäten oder durch geeignete Kombinationen von Kapazitäten und Induktivitäten gebildet werden. Es ist zweckmäßig, bei Verwendung von Kondensatoren diese in Reihenschaltung mit dem Verbraucher anzuordnen, während bei Verwendung von Drosseln diese dem Fototransistor in bekannter Weise parallel zu schalten sind. In addition to a silicon phototransistor, another Silicon phototransistor or several thereof may be provided in order to, for example one Build push-pull circuit. Frequency-dependent resistances can be caused by capacities or inductances or by suitable combinations of capacitances and inductances are formed. When using capacitors, it is advisable to connect them in series to be arranged with the consumer, while when using chokes these the phototransistor are to be connected in parallel in a known manner.

Zur wechselweisen Belichtung und Abdunkelung des Silizium-Fototransistors bzw. der Silizium-Fototransistoren können verschiedene Mittel vorgesehen sein. Als Lichtquelle kann, soweit nicht das Tageslicht selbst hierzu herangezogen werden soll, in an sich bekannter Weise eine künstliche Lichtquelle in Gestalt einer Glühlampe od. dgl. verwendet werden. For alternating exposure and darkening of the silicon phototransistor or the silicon phototransistors, various means can be provided. as The light source can, if not the daylight itself, be used for this purpose should, in a manner known per se, an artificial light source in the form of an incandescent lamp or the like. Can be used.

In Anbetracht der bei Silizium-Fototransistoren vielfach vorhandenen Empfindlichkeit im roten und infraroten Strahlungsgebiet kann es unter Umständen von Vorteil sein, an Stelle einer Glühlampe einen Glühdraht zu verwenden, der nur bis auf schwache Rotglut erhitzt wird. Zur Abdeckung der Strahlung können in bekannter Weise Lochscheiben, Schlitzwalzen oder ähnliche Einrichtungen verwendet werden.In view of the many existing in silicon phototransistors Sensitivity in the red and infrared radiation area may be possible It may be advantageous to use a filament instead of an incandescent lamp that only until it is heated to a faint red heat. To cover the radiation can be known in Way perforated disks, slotted rollers or similar devices are used.

Die zur Steuerung des Silizium-Fototransistoren bzw. der Silizium-Fototransistoren benötigten Strahlungen können weiterhin verschiedenartigen Strahlungsquellen entnommen werden. So kann man z. B. daran denken, radioaktive Substanzen, Leuchtmassen od. dgl. heranzuziehen, wobei diese strahlungsaussendenden Körper oder Schichten gegebenenfalls an dem rotierenden Körper selbst anzubringen sind, so daß eine Abdeckung durch Lochscheiben od. dgl. nicht erforderlich ist, vielmehr die stralungsaussendenden Sektoren jeweils während des Rotationsvorganges die Silizium-Fototransistoren beeinflussen. The one used to control the silicon phototransistors or the silicon phototransistors The radiation required can still be taken from various radiation sources will. So you can z. B. think of radioactive substances, luminous masses od. The like. To be used, these radiation-emitting bodies or layers if necessary to be attached to the rotating body itself, so that a cover by perforated disks or the like is not required, but rather the sectors emitting radiation affect the silicon phototransistors during the rotation process.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in ihren für die Erfindung wesentlichen Teilen in stark vereinfachter, schematischer Darstellung. The invention is to be explained in more detail with reference to the drawing. The figures show exemplary embodiments in their essentials for the invention Parts in a greatly simplified, schematic representation.

In F i g. 1 ist mit 1 ein Silizium-Fototransistor bezeichnet, der durch die Öffnung 2 in einer Schlitzscheibe 3 von einer Lichtquelle 4 aus beleuchtet wird. In Fig. 1, 1 denotes a silicon phototransistor, the Illuminated by a light source 4 through the opening 2 in a slotted disc 3 will.

Die Schlitzscheibe 3 ist auf der Welle 5 befestigt, deren Drehzahl gemessen werden soll. Durch die Lichtblitze beim Rotieren der Schlitzscheibe wird der Silizium-Fototransistor 1 durchgesteuert. Zweckmäßig wird man, wenn es sich um langsam rotierende Körper handelt, Schlitzscheiben mit mehreren, gegebenenfalls zahlreichen Öffnungen verwenden, um auf diese Weise eine Frequenzvervielfachung zu erhalten.The slotted disc 3 is attached to the shaft 5, the speed of which should be measured. Through the flashes of light when rotating the slotted disc is the silicon phototransistor 1 is turned on. One becomes expedient when it is slowly rotating bodies, slotted disks with several, if necessary Use numerous openings in order to multiply the frequency in this way to obtain.

Wenn man mit hohen Frequenzen arbeitet, kann man sich dabei den Vorteil zunutze machen, daß die frequenzabhängigen Widerstände in ihren Abmessungen klein gehalten werden. Als frequenzabhängiger Widerstand ist bei dem in F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kondensator 6 vorgesehen.If you are working with high frequencies, you can get the benefit take advantage of that frequency-dependent resistors are small in size being held. The frequency-dependent resistance in the case of the FIG. 1 shown Embodiment a capacitor 6 is provided.

Der Ausgangswiderstand ist mit 7 bezeichnet, der durch ihn fließende Strom ist der Drehzahl proportional.The output resistance is denoted by 7, the one flowing through it Current is proportional to the speed.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind für gleiche Teile die gleichen Bezugs zeichen wie in Fig. 1 vorgesehen. Hier ist als frequenzabhängiger Widerstand eine Drossel 8 vorgesehen, welche dem Silizium-Fototransistor 1 parallel geschaltet ist. Hier ergibt sich wiederum eine der Drehzahl proportionale, am Widerstand 9 abfallende Ausgangsspannung. In the case of the one shown in FIG. 2 illustrated embodiment are for the same Parts have the same reference characters as in Fig. 1 provided. Here is as a frequency dependent Resistance, a choke 8 is provided, which the silicon phototransistor 1 in parallel is switched. This again results in a speed proportional to the resistance 9 falling output voltage.

Claims

Claims: 1. Measuring device for determining the speed of rotating Body or frequency of reciprocating movements on photoelectric Ways of using one to be irradiated in rhythm with the speed or frequency Phototransistor, d a d u r c h ek ek e n n z e i c h n e t, that as a phototransistor a silicon phototransistor of high switching capacity of such a size is provided is that with direct connection of the consumer to the phototransistor The current flowing through it or the voltage dropping across it has a largely immediate effect represents an error-free measure for the speed or frequency to be determined, in particular is proportional to her.

2. Device according to claim 1, characterized in that in addition In addition to the phototransistor, another transistor or several - preferably to form a push-pull circuit - are provided.

3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that for generating radiation, in particular light pulses with the rotating body circumferential or with the vibrating body moving radiation sources provided are.

4. Device according to claim 1 to 3, characterized in that as sources of radiation, luminous masses, filaments, radioactive substances or the like. are provided.

5. Device according to claim 1 to 4, characterized in that a capacitor in series with the phototransistor as a frequency-dependent resistor is switched.

Publications considered: German Patent No. 864 327; German utility model No. 1 735 880.