DE2243379B1

DE2243379B1 - Optischer nullindikator fuer eine elektrische waage

Info

Publication number: DE2243379B1
Application number: DE19722243379
Authority: DE
Inventors: Erich Emil 3401 Eddige hausen Melcher Franz Josef 3400 Got tingen Knothe
Original assignee: Sartonus Werke GmbH (und vormals Gottinger Prazisionswaagenfabnk GmbH), 3400 Gottingen
Priority date: 1972-09-04
Filing date: 1972-09-04
Publication date: 1973-08-09
Also published as: GB1431848A; FR2198131B1; DE2243379A1; FR2198131A1; US3805907A

Description

— det, so ergibt sich der Vorteil, daß die Lichtquelle

55 vorwiegend Licht desjenigen Spektralbereiches aus-

Die Erfindung bezieht sich auf einen optischen sendet, für das die Süizium-Phototransistoren be-Nullindikator für eine elektrische Waage. sonders empfindlich sind. Während durch Verwen-

Ein derartiger optischer Nullindikator für eine dung von Halbleiter-Bausteinen an sich schon Licht elektrische Waage ist z. B. aus der deutschen Aus- unter geringer Wärmeentwicklung erzeugt werden legeschrift 1190 220 bekannt. Der Nullindikator soll 60 kann, wird durch diese speziellen Halbleiter-Bauanzeigen, wann das Meßglied der Waage, z. B. der sterne die Wärmeentwicklung noch weiter herabge-Balken oder eine Tauchspule oder eine Drehspule in setzt. Dies ist im Waagenbau wesentlich, da Wärmeeine bestimmte Lage einspielt. Durch einen Regel- quellen zu Wägefehlern führen können, verstärker wird in eine das Meßglied bewegende Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im

Spule ein Strom solcher Größe geliefert, daß die Last 65 folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben, aufgewogen wird, wobei der Spulenstrom ein Maß F i g. 1 zeigt in schematischer Seitenansicht und

für die Last ist. teilweise im Schnitt einen Nullindikator nach der

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Null- Erfindung;

F i g. 2 zeigt in Draufsicht die lichtelektrischen Wandler und ihre Halterung.

Die Blende 2 ist mit ihrem einen, z. B. oberen, Ende am Meßglied der Waage befestigt, z. B. am Balken einer elektrischen Mikrowaage. Sie bewegt sich bei Auslenkungen des Meßgliedes in Richtung des Doppelpfeiles 4 unmittelbar zwischen einer Lichtquelle 6 und den lichtempfindlichen Flächen 8,9 der beiden lichtelektrischen Wandler. Die Blende hat einen Schlitz 12, der quer zur Zeichenebene verläuft und eine Weite von z. B. 1 mm hat. Die Lichtquelle 6 ist ein Halbleiter-Baustein, insbesondere eine Gallium-Arsenid-Diode mit einer lichtaussendenden Fläche 14, deren Breite vorzugsweise etwas größer ist als die Spaltbreite, z. B. 1,5 mm beträgt. Die Längsrichtung der Licht aussendenden Fläche verläuft ebenfalls quer zur Zeichenebene und parallel zum Spalt 12.

Die lichtempfindlichen Flächen 8 und 9 der beiden lichtelektrischen Wandler sind vorzugsweise kreisrund und haben insbesondere einen Durchmesser von 2 mm, während zwischen ihnen ein Zwischenraum von vorzugsweise 1 mm verbleibt. Der Zwischenraum hat dann also die gleiche Breite wie der Spalt, während die Lichtquelle eine etwas größere Breite hat. Beide lichtelektrischen Wandler sind in einem Drehkörper 16 untergebracht, der in einer Halterung 18 drehbar gelagert ist. Die Halterung 18 und die Lichtquelle 6 sind am Gestell der Waage fest angebracht.

Im Betrieb fällt ein Lichtbalken 20, der in F i g. 2 gestrichelt angedeutet ist, auf die lichtempfindlichen Flächen 8 und 9, wobei durch die nachgeschaltete, nicht dargestellte elektronische Schaltung angezeigt wird, wann beide Flächen 8 und 9 gleich stark ausgeleuchtet sind. Durch Drehung des Drehkörpers 16 läßt sich eine Einstellung finden, mit der höchstes Auflösungsvermögen erzielbar ist. In einer solchen Stellung und bei Nullstellung der Waage sind nur beide lichtelektrischen Wandler etwa zur Hälfte ausgeleuchtet.

Wegen der Breite des Spalts im Verhältnis zur Breite der Lichtquelle wird vom Spalt ein sehr verwaschenes Abbild der Lichtquelle erzeugt, nämlich ein Lichtbalken 20, dessen Beleuchtungsstärke in seiner Längsachse 22 am größten ist und nach den beiden Rändern 24 abnimmt. Es hat sich überraschenderweise herausgestellt, daß mit einem derartigen Lichtbalken ein hohes Auflösungsvermögen erzielbar ist. Die Anordnung spricht auf Verschiebungen der Blende und Beträge von 1 um und weniger bereits an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

COPY

Claims

, indikator von hohem Auflösungsvermögen zu schaf- Patentansprüche: fen, wodurch dann eine hohe Empfindlichkeit der Waage erreichbar ist. Diese Aufgabe wird gemäß

1. Optischer Nullindikator für eine elektrische Anspruch 1 gelöst.

Waage, mit einem von einer Lichtquelle zu zwei 5 Von der Lichtquelle her fällt durch den Schlitz lichtelektrischen Wandlern verlaufenden Licht- der Blende ein schmales Lichtbündel auf die lichtbündel und einer in dieses quer eingreifenden empfindlichen Flächen der beiden Wandler. Zur Ju-Blende, die unter dem Einfluß von Laständerun- stierung werden die Wandler um die Bündelachse gen eine Relativbewegung gegenüber dem Licht- so gedreht, daß in Nullstellung das Lichtbündel beide bündel ausführt, dadurch gekennzeich-io lichtempfindlichen Flächen etwa zur Hälfte ausleuchnet, daß die^;Blende(2):"einen quer,^rzur Bewe- tet. Durch eine elektronische Schaltung wird festgegungsrichtung verlaufenden Spalt (12) hat und stellt, wann beide Wandler gleich viel Licht erhalten, daß die lichtempfindlichen Flächen (8, 9) der Durch Drehung der Wandler läßt sich eine Einstel-Wandler mit Zwischenraum nebeneinander änge- lung finden, bei der maximales Auflösungsvermögen ordnet sind und zur Justierung gemeinsam um 15 erzielbar ist. Versuche haben gezeigt, daß dies in der die Fortpflanzungsrichturig des Lichtbündels Größe von 1 μηι und darunter liegt, schwenkbar sind. --■ Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung liegt in fer-

2. Optischer Nullindikator nach Anspruch 1, tigungstechnischer Hinsicht. Der für die Empfinddadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum lichkeit bedeutsame senkrechte Abstand der lichtzwischen den lichtempfindlichen Flächen (8, 9) 20 empfindlichen Flächen vom Maximum der Beleuchetwa die Größe der Spaltbreite hat. tungsstärke des durch den Spalt fallenden Lichtbün-

3. Optischer Nullindikator nach Anspruch 1 dels wird nämlich durch Drehung der Wandler ein- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite gestellt. Die größte Empfindlichkeit ergibt sich bei der Licht aussendenden Fläche (14) der Licht- einer Stellung, in der beide lichtempfindlichen Fläquelle etwas größer ist als die Spaltbreite. 25 chen etwa zur Hälfte ausgeleuchtet sind. In diesem

4. Optischer Nullindikator nach Anspruch 3, Falle hat eine bestimmte Auslenkung des Spalts die dadurch gekennzeichnet, daß die Breite dieser größte Änderung des von den lichtelektrischen Wand-Fläche etwa das l,5fache der Spaltbreite beträgt. lern abgegebenen elektrischen Signals zur Folge.

5. Optischer Nullindikator nach mindestens Weiterhin ist die Genauigkeit der Vorrichtung uneinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch 30 abhängig von der Genauigkeit, mit der Aufnahmegekennzeichnet, daß die Licht aussendende öffnungen für die lichtelektrischen Wandler gebohrt Fläche (14) und die" -lichtempfindlichen Flächen wurden. Die Wandler brauchen auch nicht in bezug (8,9) der Blende (2) unter Freilassung des Be- auf Übereinstimmung der Empfindlichkeitsmaxima wegungsspiels dicht benachbart sind. besonders ausgewählt zu werden.

6. Optischer Nullindikator nach mindestens 35 Von Bedeutung sind weiterhin die geometrischen einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch Verhältnisse und Abmessungen, die in Unteransprügekennzeichnet, daß die beiden lichtelektrischen chen gekennzeichnet sind.

Wandler in einem rotationssymmetrischen Bau- Dadurch, daß Lichtquelle und Wandler einander

teil (16) untergebracht sind, der in einer Halte- dicht benachbart sein können, nämlich so dicht, daß

rung (18) drehbar gelagert ist. 40 die Blende gerade noch ohne Reibung zwischen

7. Optischer Nullindikator nach mindestens ihnen schwingen kann, kann man auf Mittel zur Büneinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch delung des Lichts verzichten, z. B. auf einen Kondengekennzeichnet, daß die lichtempfindlichen Flä- sator. Nun ist zwar auch nach der obenerwähnten chen (8,9) Kreisscheiben sind. Vorveröffentlichung in Abb. 1 kein Kondensor ge-

8. Optischer Nullindikator nach mindestens 45 zeigt. Dort hat aber die Lichtquelle einen derart einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch großen Abstand von den Wandlern, daß vernünfgekennzeichnet, daß als Lichtquelle und licht- tigerweise ein Kondensor vorgesehen sein müßte, elektrische Wandler Halbleiter-Bausteine dienen. wenn man zur Vermeidung unnötiger Wärmeent-

9. Optischer Nullindikator nach Anspruch 8, wicklung mit einer kleinen Lichtquelle auskommen dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine 50 will.

Gallium-Arsenid-Diode und als Wandler SiIi- Werden in Weiterbildung der Erfindung als Licht-

zium-Phototransistoren dienen. quelle eine Gallium-Arsenid-Diode und als lichtelek-

- irische Wandler Silizium-Phototransistoren verwen-