DE2314780A1 - Optische abtasteinrichtung fuer gasund fluessigkeitszaehler - Google Patents

Optische abtasteinrichtung fuer gasund fluessigkeitszaehler

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DE2314780A1
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light
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gas
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DE19732314780
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Swen Brueggemann
Wolfgang Schneider
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Elster AG Mess und Regeltechnik
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Elster AG Mess und Regeltechnik
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Description

Elster AG Den 22. März 1973.
Mess- und Regeltechnik TP/Hub/Kp.
Mainz-Kastel
Optische Abtasteinrichttang
für Gas- und Flüssigkeitszähler.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur optischen Abtastung des sich drehenden Flügelrades eines Gas- oder FlüssigkeitsZählers, dessen Flügel einen auf sie gerichteten Abtaststrahl periodisch unterbrechen und reflektieren, so daß in einem lichtempfindlichen Empfänger-Element und einem nachgeschalteten elektronischen Verstärker eine der Flügelraddrehzahl proportionale Anzahl von elektrischen Impulsen entsteht.
Es ist aus DT-AS 1 179 ol7 bekannt, Flügelräder oder andere rotierende Teile von Mengenzählern durch einen Lichtstrahl abzutasten. Schwierigkeiten bereiten diese optischen Abtasteinrichtungen vor allem dann, wenn die Flügelräder oder die Tastköpfe selbst verschmutzt sind. Hierdurch wird der Lichtstrahl so stark absorbiert, daß der reflektierte Anteil nicht mehr ausreicht, eine exakt drehzahlproportionale Impulsfolge zu erzeugen.
Dieses Problem stellt sich auch bei der optischen Abtastung von Kunststoff-Flügelrädern, denn Kunststoffe haben eine recht hohe Absorptionszahl. Man hat deshalb schon versucht, durch eine aufgedampfte oder elektrolytisch aufgebrachte Metallschicht Abhilfe zu schaffen. Diese Maßnahmen machten die Fertigung teuer und brachten keinen nachhaltigen Erfolg für einen Dauerbetrieb.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine optische Abtasteinrichtung zu verwirklichen, die auch bei Kunststoff-Flügelrädern oder stark verschmutzten Metallrädern anwendbar ist.
409841/0051
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der optische Tastkopf eine Infrarot-Lichtquelle enthält, deren von dem Flügelrad periodisch unterbrochener und reflektierter Lichtstrahl in einem in dem Tastkopf angeordneten lichtempfindlichen Empfänger-Element eine der Lichtimpulszahl entsprechende Stromimpulszahl hervorruft .
Zweckmäßigerweise ist in dem Tastkopf ein elektronischer Verstärker untergebracht, der die Stromimpulse auf eine solche Größe verstärkt, daß eine Übertragung auf größere Entfernungen ohne Beeinträchtigung durch induktiv oder kapazitiv eingestreute Störimpulse ermöglicht wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens sind Infrarot-Lichtquelle und Lichtempfänger im Tastkopf so angeordnet, daß der ausgesandte und reflektierte Lichtstrahl einen Winkel von 25° einschließen und der Schnittpunkt der beiden Strahlen etwa Io mm vor dem Tastkopf liegt.
Bei der Erfindung wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß die Absorption beim langwelligen, infraroten Licht geringer ist als beim kurzwelligeren, normalen Licht. Als Lichtquelle ist eine Gallium-Arsenit-Diode vorgesehen, deren Abstrahlungsspektrum zwischen 83o nm und 97o nm liegt; als Lichtempfänger dient ein Foto-Halbleiter.
Durch ein im Tastkopf eingebautes einstellbares Potentiometer kann die Strahlungsintensität der Lichtquelle den jeweiligen BetriebsVerhältnissen angepaßt werden.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist eine störungsfreie optische Abtastung im Dauerbetrieb gewährleistet.
-3-
4 0 9-8 4 "i/00 5 ι .
23U780
Denn <äie Infrarot-Diode und der Fotohalbleiter haben eine praktisch unbegrenzte Lebensdauer. Außerdem sind diese Elektronik-Elemente sehr klein und können daher recht gut in einem kleinen zylindrischen Tastkopf nebeneinander in gleicher Ebene untergebracht werden.
Der Tastkopf kann bei sehr großen Impulsfrequenzen, bis ca. Io Mega-Hertz arbeiten. Dadurch ist es möglich, in diesem Abtastsystem einen HP-Oszillator mit Gleichstrom-Rückkopplung anzuwenden, wie er in DBP 1 289 beschrieben ist.
Durch diese Maßnahme wird vermieden, daß bei kleinen Durchflüssen oder bei Stillstand des Flügelrades Fehlimpulse infolge Pendelungen des Flügelrades erzeugt und gezählt werden.
Auf der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Mengenzähler mit einem angebauten, optischen Tastkopf
Fig. 2 ein Flügelrad im Strahlengang eines optischen Tastkopfes
In dem Zählergehäuse 1 ist das Flügelrad 2 horizontal gelagert; seine Flügel liegen im Strahlengang des in das Gehäuse 1 druckdicht eingeschraubten Tastkopfes Das zylindrische Gehäuse des Tastkopfes enthält als Lichtquelle 4 eine im Infrarotbereich strahlende Gallium-Arsenit-Diode, deren Abstrahlungsspektrum zwischen und 97o nm liegt. Die Diode 4 wird über das einstellbare Potentiometer 5 mit Strom versorgt. Die Strahlen der Lichtquelle 4 werden an den Flügeln des rotierenden
-4-
23H78Ü
Flügelrades reflektiert und treffen auf einen in gleicher Ebene im Tastkopf angeordneten Lichtempfänger 6; als Lichtempfänger dient ein Fotohalbleiter. Der Winkel oL zwischen ausgesandtem und reflektiertem Lichtstrahl beträgt etwa 25 ; der Schnittpunkt der beiden Strahlen liegt außerhalb des Tastkopfes etwa Io mm von der Ebene der Foto-Elemente entfernt. Der Abstand zwischen der äußeren Kante der Flügel und der Ebene der Fotoelemente kann sehr grob toleriert sein. Eine AbstandsSchwankung von - 2 mm ist ohne Einfluß auf die Abtastqualität. Der Tastkopf 3 ist an der dem Flügelrad zugewandten Seite durch eine dicke Glasscheibe 8 abgedeckt, die einem Gasdruck von loo atü standhält. Die Lichtimpulse werden im Fotohalbleiter 6 in elektrische Impulse umgeformt und sodann im Vorverstärker 7 auf ein für die Fernübertragung ausreichendes Maß verstärkt. Die Weiterverarbeitung der Impulse geschieht auf bekannte Weise in weiteren Verstärkerstufen und signalverarbeitenden Zähl- und Anzeigegeräten.
Die elektronischen Schaltelemente innerhalb des Tastkopfes 3 sind durch eine Silikon-Kautschukmasse vergossen.
-5-
O 9 8 4 τ / O O 5 1

Claims (4)

23U780 P atentansprüche
1)!Einrichtung zur optischen Abtastung des sich drehen- ^-' den Flügelrades eines Gas- oder Flüssigkeitszählers, dessen Flügel einen auf sie gerichteten Lichtstrahl periodisch unterbrechen und reflektieren, so daß in einem lichtempfindlichen Empfänger-Element und einem nachgeschalteten elektronischen Verstärker eine der Flügeldrehzahl proportionale Anzahl von elektrischen Impulsen entsteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung als Lichtquelle (4) ein im Infrarot-Bereich strahlendes elektronisches Bauelement enthält.
2) Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle (4) eine Gallium-Arsenit-Diode und als Lichtempfänger (6) ein Fotohalbleiter verwendet wird.
3) Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lichtquelle (4) und Lichtempfänger (6) in einer Ebene eines zylindrischen Tastkopfes so angeordnet sind, daß der ausgesandte und reflektierte Lichtstrahl einen Winkel ö6 von 25° einschließen und daß der Schnittpunkt der beiden Strahlen etwa Io ram vor dem Tastkopf liegt.
4) Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Impulse einem in dem Tastkopf untergebrachten elektronischen Vorverstärker(7) zugeführt sind.
409841/0051
L e e r s .e i t e
DE19732314780 1973-03-24 1973-03-24 Optische abtasteinrichtung fuer gasund fluessigkeitszaehler Pending DE2314780A1 (de)

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