DE1523246A1

DE1523246A1 - Vorrichtung zur Anzeige der Drehgeschwindigkeit und Winkelstellung einer Welle

Info

Publication number: DE1523246A1
Application number: DE19661523246
Authority: DE
Inventors: Marcus Daniel H
Original assignee: Sequential Electronic Systems Inc
Current assignee: Sequential Electronic Systems Inc
Priority date: 1964-05-14
Filing date: 1966-05-05
Publication date: 1969-04-10
Also published as: DE1523231B2; DE1523231A1; GB1106006A; US3454777A; DE1523246B2

Description

Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 3. Mal 1966 VA. Nom. d. Anm. SEQUENTIAL ELECTRONIC

SYSTEMS, INC.

Vorrichtung zur Anzeige der Drehgeschwindigkeit und Winkelstellung

einer Welle.

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf eine optisch/elektrische Vorrichtung zum Erzeugen von Signalen, die in einem bestimmten Phasenverhältnis zueinander stehen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine optisch/elektrische Anzeigevorrichtung, mit der die Drehgeschwindigkeit und Winkelstellung einer Welle mit Hilfe von einem oder zwei sinusförmigen Signalen ermittelt wird, wobei diese Signale um 90° gegeneinander verschoben sind.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Weiterentwicklung der in der Patentanmeldung S 97 100 IXb/42o vom 14. Mai 1965 beschriebenen Vorrichtung.

Die Erfindung b verbessert solche bekannten Vorrichtungen, die unter dem Namen optische Tachometer bekannt sind. Solche Vorrichtungen verwenden eine Kreisbahn, auf der sich abwechselnd dunkle und helle Flächenabschnitte aneinanderreihen. Diese Bahn wird auf die eine Seite einer Glasscheibe nahe an deren Um»fang aufgedruckt. Die Scheibe wird auf eine Motorwelle aufgesetzt, so daß sich die Kreisbahn mit der Motorwelle dreht. Die dunklen und hellen Abschnitte sind im allgemeinen sehr schmal. Eine Fotozelle wird auf die eine Seite und eine Lichtquelle auf die andere Seite der Kreisbahn ge- ^ stellt, so daß die Bahn das von der Lichtquelle abgehende Licht un- ° terbricht. Zusätzlich wird noch eine ortsfeste Bahn aus abwechselnd co

oo dunklen und hellen Flächenabschnitten zwischen die Lichtquelle und o-, die sich bewegende Kreisbahn oder zwischen diese und die Fotozelle ^ gestellt. Bei der Drehung der Kreisbahn zusammen mit der Welle ^ schwankt somit das von der Fotozelle aufgenommene Licht kontinuier-

*■» lieh. Die Fotozelle gibt eine sinusförmige Spannung ab, deren Phase und Frequenz eine Information sind hinsichtlich der Winkelstellung und der Drehgeschwindigkeit der Welle.

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Für viele Regelzwecke soll die Anzeigevorrichtung zwei um 90° gegeneinander verschobene Signale abgeben. Das heißt, man wünscht eine Sinuswelle und eine Kosinuswelle, die beide ein Maß für die Winkelstellung und die Drehgeschwindigkeit der Welle sind. Es soll nicht im einzelnen ausgeführt werden, warum manche Steueranordnungen sowohl eine Sinuswelle als auch eine Kosinuswelle benötigen. Für die Zweck vorliegender Anmeldung reicht es aus zu sagen, daß eine solche Zweifach-Ausgangsspannung oder Zweifach-Anzeige erwünscht und erforderlich ist.

Eine solche Zweifach-Anzeige läßt sich auch schon durch Abänderung bekannter Anzeigevorrichtungen erreichen. Zum Beispiel ordnet man zwei Blenden an, durch die das Licht auf zwei getrennte Fotozellen auftrifft. Dadurch erhält man zwei Signale von zwei voneinander getrennten Vorrichtungen. Durch Verstellen einer der Blenden kann man die Ausgangsspannung der zugehörigen Fotozelle um 90° gegenüber der Ausgangsspannung der anderen Fotozelle verstellen. Jedoch liegt eine Schwierigkeit darin, daß man nicht die gewünschte und bei vielen Regelungen erforderliche Genauigkeit erhält. Diese Genauigkeit ist besonders dann notwendig, wenn Motore bis auf sehr geringe Geschwindigkeiten und bis auf die Geschwindigkeit Null herabgeregelt werden müssen. Geschwindigkeit Null bedeutet, daß die Winkelstellung der Welle geregelt werden muß. Ein Taumeln der Scheibe, im Glas vorhandene Welligkeit, eine Exzentrizität beim Aufsetzen der Scheibe auf die Welle und viele andere Umstände können Schwankungen zwischen den beiden Signalen auslösen, so daß ein Phasenunterschied von 90 nicht konstant beibehalten werden kann.

Die Erfindung betrifft die Ausbildung einer elektrisch/optischen Anzeigevorrichtung, die zwei Ausgangssignale erzeugt, zwischen denen ein konstanter Phasenabstand besteht.

Die Erfindung betrifft insbesondere eine solche Vorrichtung, bei der die Ausgangssignale ihren Phasenabstand bei allen Scheibenstellungen (Winkelstellungen der Welle) beibehalten.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine einfache Vorrichtung, die zwei um 90° auseinanderliegende Signale liefert.

Schließlich betrifft die Erfindung noch eine Vorrichtung, die zwei derartige Signale br>i allen möglichen Drehijeschwindigkeiten der WeI-

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le, einschließlich der Geschwindigkeit Null, erzeugt.

Die erfindungsgemäße optische Anzeigevorrichtung hat besondere Bedeutung bei der Regelung von niedrigen Geschwindigkeiten und der Geschwindigkeit Null, wobei eine feine Unterteilung der Kreisbahn erforderlich ist, um im Ausgangssignal eine möglichst hohe Frequenz zu erzielen.

Das Verlangen nach zwei Signalen, die genau um 90° auseinanderliegen, ist besonders bedeutungsvoll beim Betrieb von Regelanlagen für niedrige Geschwindigkeiten und für die Geschwindigkeit Null. Die vorliegende Erfindung läßt sich jedoch auch dann nutzbringend anwenden, wenn andere als solche niedrigen Drehgeschwindigkeiten geregelt werden. Um 90 verschobene Signale wurden bereits im Zusammenhang mit Tachometerscheiben verwendet, um damit die Frequenz des Ausgangssignals zu erhöhen. (Durch Erzeugen eines Impulses jedesmal dann, wenn entweder die Sinuswelle oder die Kosinuswelle die Achse mit einem aufsteigenden oder absteigenden Ast schneidet, erhält man für je 360° Scheibendrehung vier Impulse und kann damit die Ausgangsfrequenz vervierfachen.) Um 90° auseinanderliegende Ausgangssignale verwendet man auch zum Erzielen einer hohen Auflösung des Ausgangssignals von solchen optischen Anzeigevorrichtungen, wenn die Kreisbahn der dabei verwandten Scheibe sehr fein unterteilt ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich somit bei optischen Anzeigevorrichtungen verwenden, bei denen die Kreisbahnen fein oder auch grob unterteilt sind.

Die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung ist mit einem Strahlzerteiler versehen, der sich zwischen der rotierenden und der feststehenden Kreisbahn befindet. Der Strahlzerteiler empfängt einen Hauptlichtstrahl, der durch die rotierende Kreisbahn durchtritt. Ungefähr 30 % des Lichtes tritt unmittelbar als erster Hilfsstrahl durch den Strahlzerteiler durch und trifft auf eine erste ortsfeste Kreisbahn auf. Hinter dieser ersten ortsfesten Kreisbahn liegt eine erste Fotozelle. Ungefähr weitere 30 % des Lichtes werden durch den Strahlzerteiler, im allgemeinen um 90°, abgelenkt und bilden einen zweiten Hilfsstrahl. Dieser Hilfsstrahl tritt dann auf eine zweite ortsfeste Kreisbahn und auf eine zweite Fotozelle auf, die sich hinter dieser befindet. Die zweite Bahn wird in ihrer Ebene so gedreht, daß sie den zweiten Hilfsstrahl derart auffängt, daß ein Signal entsteht, das gegenüber dem aus dem ersten Hilfsstrahl abgeleiteten Signal um 90°

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verschoben ist. Auf diese Weise wird aus dem einzigen durch die rotierende Kreisbahn durchtretenden Strahl sowohl das Sinus- als auch das Kosinussignal erzeugt. Ungefähr 40 % des Lichtes werden durch die Beschichtung des Strahlzerteilers absorbiert. Auf diese Weise werden alle Phasenschwankungen zwischen den beiden Signalen, die durch ein Taumeln der Scheibe oder durch Oberflächenunregelmäßigkeiten hervorgerufen werden können, vollständig vermieden, da ein einziger durch die Scheibe durchtretender Lichtstrahl beide Ausgangssignale erzeugt. Wenn die Lage des Strahlzerteilers einmal richtig festgelegt und die beiden ortsfesten Bahnen so eingestellt sind, daß die beiden Ausgangssignale genau um 90° auseinanderliegen, wird dieses Phasenverhältnis konstant beibehalten.

Da die Erfindung im allgemeinen bei fein unterteilten Bahnen verwendet wird, setzt man im allgemeinen eine Linse zwischen die rotierende und die ortsfeste Bahn und damit zwischen die rotierende Bahn und den Strahlzerteiler. Hierdurch wird genügend Raum geschaffen, um den Strahlzerteller zwischen die rotierende Kreisbahn und die beiden ortsfesten Bahnen einzuschieben.

Beim Verwenden der Anzeigevorrichtung zum Anzeigen der Winkelstellung einer Welle enthält das elektrische Ausgangssignal eine Gleichspannungskomponente. Der Betrag der Gleichspannungskomponente ist zum Teil eine Funktion der Winkelstellung und zum Teil eine Funktion des durchschnittlichen Gleichspannungspegels, der bei sämtlichen Winkelstellungen der Welle entwickelt wird und eine unvermeidbare Begleiterscheinung der hier erörterten Anzeigevorrichtungen ist. Dieser letztere Bestandteil der Gleichspannungskomponente ändert sich mit der Zeit in Abhängigkeit von der Abnutzung der Lichtquelle oder infolge von geringen Verschiebungen des Glühfadens in der Lichtquelle selbst. Demnach ist dieser Gleichspannungsbestandteil veränderlich und nicht künstlich erzeugbar. Aus diesem Grunde muß eine Technik geschaffen werden, um die durchschnittliche Gleichspannungskomponente auszulöschen, so daß die am Ausgang auftretender Gleichspannung nur noch eine Funktion der Winkelstellung der Welle ist.

Eine Technik, die Unterdrückung gleichphasiger Signale genannt wi*d, wird häufig zur Zusammenfassung von Ausgangssignalen, die in einem bestimmten Phasenverhältnis zueinander stehen, verwendet, so daß der durchschnittliche Gleichspannungspegel gelöscht und die von der Winkelstellung der Welle herrührende Komponente in ihrem Betrag verdop-

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pelt wird. Störspannungen werden im allgemeinen ebenfalls gelöscht. Bei den bekannten Vorrichtungen liegt die Schwierigkeit wieder darin, daß die beiden Signale wieder insofern voneinander abweichen, daß Fehler entstehen. Zum Beispiel sind die beiden die beiden Signale erzeugenden Lichtquellen nicht miteinander identisch, so daß die beiden voneinander zu subtrahierenden Gleichspannungswerte ebenfalls nicht identisch sind. Eine weitere Fehlermöglichkeit liegt darin, daß sich die beiden Lichtquellen in Abhängigkeit von der Zeit verschieden ändern.

Die Erfindung betrifft demnach die Ausbildung einer Technik, um die Winkelstellung einer Welle genau und wiederholbar mit einer optischen Anzeigevorrichtung zu bestimmen.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Technik, um die Durchschnittsgleichspannungskomponente am Ausgang einer optischen Anzeigevorrichtung zu löschen.

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Anzeigen der Drehgeschwindigkeit und Winkelstellung einer Welle unter Verwendung einer auf die Welle aufgesetzten Scheibe, auf deren Rand abwechselnd helle und dunkle radiale Streifen aufgedruckt sind, einer Lichtquelle, die diesen Radialstreifen gegenüberliegt, mit einer Linse, die im Lichtweg auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet ist, mit einem im Lichtweg hinter der Linse liegenden Strahlzerteiler, der das Licht in zwei Komponenten zerteilt, mit im Weg dieser Lichtkomponenten liegenden ortsfesten Platten mit abwechselnd hellen und dunklen Streifen, die um eine gewünschte Streifenbreite gegeneinander verschoben sind und mit je einer im Lichtweg hinter jeder ortsfesten Platte liegenden Fotozelle.

Damit erhält man zwei ähnliche Signale, die um einen konstanten Phasenwinkel gegeneinander verschoben sind. Diese beiden Signale werden voneinander subtrahiert und die Differenz wird einem Gleichspannungsverstärker zugeführt, der eine Anzeige der Winkelstellung der Welle liefert. Dieses erfindungsgemäße Prinzip wird in der Praxis dadurch verwirklicht, daß die beiden Fotozellen der in der älteren Anmeldung S 97 100 IXb/42o vorgeschlagenen Vorrichtung mit zwei gleichen Polen aneinander und mit den beiden anderen Polen an je einen Pol des Einganges eines Verstärkers angeschlossen werden und dieser Verstärker eine beliebige Anzeigeeinrichtung speist.

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Wünscht man eine Phasenverschiebung der beiden aus der Fotozelle austretenden Signale um 180°, so werden die beiden ortsfesten Platten um die Breite eines Streifens gegeneinander verschoben. Bezugspunkte sind die aus dem Strahlzerteiler austretenden Lichtstrahlen. Wünscht man einen Phasenunterschied zwischen den beiden Signalen um 90°, so werden die beiden Platten um die halbe Breite eines Streifens gegeneinander verschoben. Wünscht man eine Phasenverschiebung zwischen 90 und 180°, werden die beiden Platten um Zwischenwerte gegeneinander verschoben.

Die Erfindung betrifft auch noch die Ausbildung einer Vorrichtung, mit der zwei um einen bestimmten Phasenwinkel auseinanderlJejende sinusförmige Signale erzeugt werden, wobei die störenden Gleichspannungskomponenten wiederum ausgelöscht werden. In einer speziellen Ausführung ist diese Vorrichtung so ausgebildet, daß die beiden Signale um 90° auseinanderliegen, d. h., daß eine Sinus- und eine Kosinuswelle entstehen.

Zur Erfindung gehört schließlich auch noch die Ausbildung eines bestimmten Strahlzerteilers, der in der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Aufteilung des von der Lichtquelle abgegebenen einzigen Lichtstrahles in zwei Lichtstrahlen dient.

Im folgender wird die Erfindung am Beispiel der Ausführungen erläutert , die ±r der Zeichnung dargestellt sind. Dabei werden auch Merkmale beschrieben, dia zum Teil den Gegenstand von Ansprüchen bilden. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein optisch/elektrisches Schema einer Ausführung der Erfindung, die e ein Ausgangssignal liefert,

Fig. 2 ein optiich/elektrisches Schema einer· Ausführung gemäß der Erfindung, die zwei um 90° verschobene Ausgangssignale liefert,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäß verwendeten Strahlserteilers und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der drei den Strahlzerteiler bildenden Prismen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung, bei der zwei Iwischensignale mit sol-

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ehern gegenseitigen Phasenverhältnis gebildet werden, daß Ihre Zusammenfassung ein Ausgangssignal ergibt, das keine Durchschnittsgleichspannungskomponente enthält. Wie bei allen Anzeigevorrichtungen dieser Art streut das von der Lichtquelle 53 kommende Licht so starkr daß auf dem Rand 52 der drehbaren Scheibe 50 keine Stelle vorhanden ist, die ein vollständiges Blockieren des Lichtdurchganges durch die Platten 54 oder 58 in Richtung auf die Fotozellen 55 oder 59 zuläßt. Es gibt eine Stelle auf der die dunklen und hellen Radialstreifen 52 aufweisenden Scheibe 50, die an einer der Fotozellen 55 oder 59 ein Maximum an Spannung erzeugt, und eine andere Stelle, die an dieser Fotozelle ein Minimum erzeugt. Bei Drehung der Scheibe 52 läuft das von jeder Fotozelle erzeugte Spannungssignal sinusförmig zwischen diesem Minimum und Maximum. Diese Sinuswelle ist jedoch der Durchschnittsgleichspannungskomponente überlagert.

Das von der Lichtquelle 53 abgestrahlte Licht tritt durch den die Radialstreifen 52 aufweisenden Rand der Scheibe 50 durch und wird dann durch die Linse 56 auf die ortsfesten Platten 54 und 58 gerichtet. Ein Strahlzerteiler 57 bildet die beiden erforderlichen Signale. Die beiden abfragenden Platten 54 und 58 sind so aufeinander ausgerichtet, daß die auf die Fotozellen 55 und 59 auftreffenden Sinuskomponenten der optischen Signale um 180° auseinanderliegen. Das heißt, daß bei einem Anstieg des Betrages des auf die Fotozelle 59 auftreffenden optischen Signales der Betrag des auf die Fotozelle 55 auftreffenden optischen Signales abnimmt. Die negativen Ausgangsklemmen der beiden Fotozellen 55 und 59 sind über einen Widerstand R mit Masse verbunden. Die beiden positiven Ausgangsklemmen sind an die Eingänge eines Differentialv&tärkers 63 angeschlossen. Auf diese Weise wird die Gleichspannungskomponente der von den Fotozellen 55 und 59 abgegebenen beiden Signale am Verstärker 68 ausgelöscht und die Sinuskomponenten verdoppeln sich unter Bildung eines einzigen sinusförmigen Signales. Dieses sinusförmige Signal kann auf jede gewünschte Weise weiter verarbeitet werden.

Gemäß Fig. 1 sind die Fotozellen 55 und 59 an einen Gleichspannungsverstärker 63 angeschlossen. Dies liegt darin, daß das spezielle Einsatzgebiet, für welches die Schaltung gemäß Fig. 1 bestimmt ist, zur Messung der Winkelstellung einer Welle gedacht ist. Eine exaktere Bezeichnung für den sich bewegenden Randstreifen 52 wäre daher beweglicher Randstreifen 52, da er seine Stellung während der Bestimmung der Wellenlage nicht verändert. Die Ausgangsspannungen der beid 909815/07(H _ 7 _

den Fotozellen 55 und 59 sind demnach zwei Gleichspannungssignale, deren Beträge teilweise durch den durchschnittlichen Gleichspannungswert und teilweise durch die Punkte auf der Sinuskurve bestimmt wird, ar denen die Platten 54 und 58 das von der Scheibe 55 52 kommende optische Signal abfragen. Da die beiden Platten 54 und 58 so eingestellt sind, daß ale das Signal mit einer Phasenverschiebung von 180° empfangen, sind die Ausgangsspannungen der beiden Fotozellen 55 und 59 im allgemeinen dem Betrag nach verschieden. Bei einer Subtraktion die ser beiden Spannungen fällt die Durchschnittsgleichspannungskomponente heraus. Am Ausgang tritt aber trotzdem noch eine Gleichspannung auf, die das Doppelte der Gleichspannungskomponente in den Ausgangsspannungen der beiden Fotozellen 55 und 5β· 59 darstellt. Diese Gleich Spannungskomponente ergibt sich aus dem Punkt auf der Sinuskurve, an dem das optische Signal abgefragt worden ist.

Fig. 2 zeigt im Schnitt die auf einer Welle 71 befestigte drehbare Scheibe 70, Die Scheibe 70 weist nahe an ihrem Umfang Radialstreifen auf. Eine Lichtquelle 73 erzeugt einen einzigen Lichtstrahl, der durch die Radialstreifen der Scheibe 70 durchläuft und auf die Projektionslinse 76 auftrifft. Dieser Strahl wird dann durch einen ersten Strahlzerteiler 77A in zwei Sekundärstrahlen aufgeteilt, von denen der eine so abgefragt wird, daß er schließlich einen Punkt auf der Sinuskurve darstellt, während der zweite so abgefragt wird, daß er schließlich einen Punkt auf der Kosinuskurve darseilt. Der erste Sekundärstrahl wird dann durch einen Strahlzerteiler 77B in zwei wettere Strahlen A und B zerteilt, während der zweite Sekundärstrahl durch den Strahlzerteiler 77C in zwei weitere Strahlen C und D aufgeteilt wird. Der Strahl A wird von der Platte 78 und der Strahl C von der Platte 74 abgefragt. Diese beiden Platten 78 und 74 sind so eingestellt, daß sie eine Phasenverschiebung von 90° ergeben. Die entstehenden Signale entsprechen daher einer Sinus- und einer Kosinusfunktion. Die Ausgangsspannungen von den beiden Fotozellen 79 und 75 stehen daher im gleichen Verhältnis zueinander wie die durch die Platten 78 und 74 durchgetretenen optischen Signale. Der Strahl B wird von einer Platte 78A abgefragt, die gegenüber der Platte 78 so eingestellt ist, daß sich eine Phasenverschiebung von 180° ergibt. Die Ausgangsspannung von der Fotozelle 79A steht daher in dem gleichen Phasenverhältnis zu der Ausgangsspannung von der Fotozelle 79, wie dies bei der Ausführung nach Fig. 1 im Zusammenhang mit den beiden Fotozellen 55 und 59 beschrieben wurde. Bei einer Subtraktion dieser beiden Spannungen wird die Durchschnittsgleichspannungskompo-

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nente gelöscht und das dem Gleichspannungsverstärker 83 zugeführte Gleichspannungssignal repräsentiert die zutreffende Stelle auf der Sinuskurve.

Ähnlich ist die Platte 74A so eingestellt, daß der Strahl D mit einer Phasenverschiebung von 180° gegenüber dem Strahl C abgefragt wird, der durch die Platte 74 durchtritt. Die beiden an den Fotozellen 75 und 75A entstehenden sinusförmigen Signale liegen daher um 180° auseinander. Bei der Zusammenfassung der beiden Signale wird die Durchschnittsgleichspannungskomponente daher gelöscht. Die verbleibende Gleichspannung wird dem Gleichspannungsverstärker 88 zugeführt. Der Betrag dieser Spannung entspricht der jeweiligen Stelle auf der Kosinusfunktion.

An den beiden Verstärkern 83 und 88 können damit je eine Gleichspannungssignal abgenommen werden. Die beiden Signale geben die Winkelstellung der Welle an. Ihre Beträge stehen im gleichen Verhältnis zueinander wie zwei Punkte, die auf einer Shuskurve um 90° auseinanderliegen.

Wegen der Forderung, daß die Abstände zwischen der Scheibe 70 und den Platten 78, 78A, 74 und 74A sehr kurz sind, entsteht das Bedürfnis nach einem sehr gedrungenen Strahlzerteiler. Ein solcher Strahl-Verteiler 77 wird in Fig. 3 gezeigt. Sein Aufbau ergibt sich bei einer Betrachtung der Explosionszeichnung in Fig. 4. Er besteht aus zwei dreieckförmigen Prismen 90 und 91 und einem schwalbenschwanzförmigen Prisma 92. Vor dem Zusammenbau werden die Grenzflächen 95, 96 und 97 überzogen, damit gleiche Mengen des auffallenden Lichtes reflektiert und durchgelassen werden.

Im Betrieb wird der von der Projektionslinse 76 kommende Lichtstrahl M an der Zwischenfläche S unter Bildung von zwei Lichtstrahlen aufgeteilt, von denen der erste an der Zwischenfläche 97 unter Bildung der Lichtstrahlen A und B weiter aufgeteilt wird, während der zweite Lichtstrahl an der Zwischenfläche 96 unter Bildung der Lichtstrahlen C und D aufgeteilt wird. Die Lichtstrahlen A und B werden dann von den Platten 78 und 78A abgefragt unter Bildung einer sinusförmigen Anzeige der Winkelstellung der Welle bei gleichzeitiger Unterdrückung gleichphasiger Gleichspannungskomponenten. Ähnlich werden die Lichtstrahlen C und D von den Platten 74 und 74A abgefragt unter Bildung einer Kosinusfunktion, die ebenfalls die Winkelstellung der

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Welle angbt, unter gleichzeitiger Unterdrückung gleichphasiger Gleichspannungskomponenten.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß die Darstellung in der Zeichnung nur schematised ist, um die Wirkungsweise der Erfindung klar herauszustellen. Für ein Verständnis der Erfindung unnötige Elemente sind aher aus der Beschreibung ausgeklammert worden, um Verwirrungen zu vermeiden und um die Beschreibung nicht zu belasten. Z. B. wird man im allgemeinen zwischen die Lichtquelle 53 und den Rand 52 einen Kondensor einsetzen, um dadurchtias Licht wirkungsvoller auszunutzen. Dieses rein optische Merkmal ist Fachleuten allgemein bekannt.

Weiter wÄ man bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführung Potentiometer an die Fotozellen 55 und 59 anschließen. Hiermit kann man die Fotozellen aufeinander abstimmen und Unterschiede ausgleichen. Hit einer Verstellung dieser Potentiometer kann man sicherstellen, daß die Ausgangsspannungen der beiden Fotozellen ihrem Betrag nach vergleichbar sind, so daß die Subtraktion der Gleichspannungskomponenten der beiden Signale zu einer vollständigen Löschung der unerwünschten Durchschnittsgleichspannungskomponente führt.

Der Ausdruck "ortsfeste Platte" ist hier verwendet worden, um anzuzeigen, daß sich diese Platte während des Betriebes der Vorrichtung nichc bewegt im Unterschied zu den Radialstreifen auf der sich mit der Welle drehenden Scheibe. Selbstverständlich bewegen sich diese Streifen bei Stillstand der Welle ebenfalls nicht. Es sei jedoch noch klargestellt, daß die ortsfesten Platten zum Einstellen des gewünschten Phasenverhältnisses zwischen den beiden AusgangsSignalen verstellbar sind.

Der Begriff "Fotozelle" wird ganz allgemein verwendet zur Darstellung einer solchen Vorrichtung, wie eines Übertragers, der ein optisches Signal in ein elektrisches Signal umwandelt Selbstverständlich soll dei Ausdruck "Fotozelle" alle denkbaren fotoelektrischen übertrager umfassen, die einer üblichen Fotozelle äquivalent sind.

Ein Strahlzerteiler ist hier als ein Mittel beschrieben worden zum Erzielen von zwei getrennten Lichtsignalen aus einem Hauptlichtstrah da ein Strahlzerteiler das bevorzugte Mittel zum Erzielen eines solchen Ergebnisses ist. Statt des Strahlzerteilers kann jedoch auch

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ein Zeit-Unterteilungsmechanismus verwendet werden, z. B. ein rotierender Spiegel, mit dem der Hauptlichtstrahl in zwei Hiifslichtstrahle aufgeteilt wird. Eine solche Technik ist zwar keine bevorzugte Ausführung. Immerhin ist sie aber ein Äquivalent zu der vorstehend als erfindungsgemäß beschriebenen Technik.

Bei Anwendung geeigneter Linsen und geeigneter Abstände kann man die HiIfslichtstrahle auch noch in weitere Strahle unterteilen, so daß man mehr als zwei Ausgangssignale erhält. Eine solche Konstruktion wäre allerdings nicht mehr als ein wiederholtes Auseinandersetzen des erfindungsgemäßen Grundprinzips, so daß sie in den Rahmen dieser Erfindung fällt.

Bei Kenntnis der obigen Ausführungen kann man die ErfirrKtng zusammengefaßt folgendermaßen schildern: Ein Hauptlichtstrahl <* _d von einer Lichtquelle abgestielt und von einer sich bewegenden Bahn moduliert. Der modulierte Hauptlichtstrahl wird dann (vorzugsweise mit einem Strahlzerteiler) in zwei Hilfsstrahle unterteilt. Diese beiden Hilfsstrahle werden dann unter Bildung von zwei getrennten Informationssignalen von ZWG. einzelnen Platten abgefragt. Die beiden Platten werden so zueinander eingestellt, daß zwischen den beiden Informationssignalen jedes gewünschte Phasenverbältnis möglich wird.

Patentansprüche ;

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Vorrichtung zum Anzeigen der Drehgeschwindigkeit und Winkelstellung einer Welle unter Verwendung einer auf die Welle aufgesetzten Scheibe, auf deren Rand abwechselnd helle und dunkle Radialstreifen aufgedruckt sind, einer Lichtquelle, die diesen Radialstreifen gegenüberliegt, mit einer Linse, die im Lichtweg auf der anderen Seite der Scheibe angeordnet ist, mit einem im Lichtweg hinter der Linse liegenden Strahlzerteiler, der das Licht in zwei Komponenten zerteilt, mit im Weg dieser Lichtkomponenten liegenden ortsfesten Platten mit abwechselnd hellen und dunklen Streifen, die um eine gewünschte Streifenbreite gegeneinander verschoben sind, und mit je einer im Lichtweg hinter jeder ortsfesten Platte liegenden Fotozelle, dadurch gekennzeichnet, daB die Fotozellen (55, 59) mit zwei gleichen Polen aneinander und mit den beiden anderen Polen an je einen Pol des Einganges eines Verstärkers (63) angeschlossen sind und dieser Verstärker (63) eine Anzeigeeinrichtung speist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (54, 58) um die Breite eines Streifens gegeneinander verschoben sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Platten (54, 58) entsprechend dem gewünschten Phasenverhältnis zwischen den Ausgangsspannungen der beiden Fotozellen (55, 59) gegeneinander verschoben sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg der,beiden von dem Strahlzerteiler (77A) abgegebenen Licht komponenten je ein weiterer Strahlzerteiler (77B, 77C) angeordnet

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ist, im Weg der beiden von dem Strahlzerteiler (77B) abgegebenen Lichtkomponenten (A, B) abwechselnd mit hellen und dunklen Streifen versehene ortsfeste Platten (78, 78A) und im Weg der beiden von dem Strahlzerteiler (77C) abgegebenen Lichtkomponenten (C, D) abwechselnd mit hellen und dunklen Streifen versehene ortsfeste Platten (74, 74A) stehen, die Platte (78A) gegenüber der Platte (78) und die Platte (74A) gegenüber der Platte (74) um je eine Streifenbreite verschoben ist, das aus den Platten (74, 74A) bestehende Paar gegenüber dem aus den Platten (78, 78A) bestehenden Paar um je eine halbe Streifenbreite verschoben ist, die Fotozellen (79, 79A) mit zwei gleichen Polen aneinander und mit den beiden anderen Polen an je einen Pol des Einganges eines Verstärkers (83) angeschlossen sind und die beiden Fotozellen (75, 7#A)ebenfalls mit gleichen Polen aneinander und mit den beiden anderen Polen an je einen Pol des Einganges eines Verstärkers (88) angeschlossen sind.

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