DE2414366A1 - Cct compensating interference effects - in system with light source and photodetector, transmission signal being dependent on illumination - Google Patents

Cct compensating interference effects - in system with light source and photodetector, transmission signal being dependent on illumination

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Abstract

To compensate interference factors caused by changes in the intensity of the light source there is an auxiliary voltage source with constant voltage which is applied to the supply voltage for the light source and to which there is connected in series a voltage derived from the product of the photoelectric current supplied by the photocell and the resistance value of at least one resistance. The constant voltage is so rated that voltage changes at the auxiliary voltage source caused by supply voltage variations are equal to changes in the photoelectric current caused by light intensity changes.

Description

Kompensationsschaltllng Die Erfindung betrifft. eine elektrische Schaltung zur Kompensation von Störeinflüssen bei einer Anordnung mit einer Lichtquelle und wenigstens einem Fotodetektor, der ein von der Beleuchtung abhängiges Signal abgibt0 Die Erfindung betrifft insbesondere eine Kompensationaschaltung in einer digitalen lichtelektrischen Meßanordnung9 bei der das lichtempfindliche Element ein Fototransistor ist. Compensation circuit The invention relates to. an electric Circuit for compensating interference in an arrangement with a light source and at least one photodetector that generates a signal that is dependent on the illumination abibt0 The invention relates in particular to a compensation circuit in one digital photoelectric measuring arrangement9 in which the photosensitive element is a phototransistor.

Bei digitalen lichtelektrischen Meßanordnungen bekannter Art können Veränderungen in der Kennlinie der Fotoelemente oder in der Versorgungsspannung für die Lichtquelle zu fehlerhaften Meßergebnissen führen.In digital photoelectric measuring arrangements of known type can Changes in the characteristics of the photo elements or in the supply voltage lead to incorrect measurement results for the light source.

Im deutschen Patent 1 588 057 ist bei einer lichtelektrischen Meßanordnung eine Schaltung bekannt geworden, die eine Kompensation sowohl des Temperaturganges im Versorgungso kreis für die Lichtquelle als auch des Temperaturganges des Fotoelementes (Fototransistor) ermöglicht Die Kompensationaschaltung in diesem Patent enthält eine parallel zur Spannungsquelle liegende Reihenschaltung aus temperaturabhängigen Dioden sowie einer Zenerdiode Die Lichtquelle selbst, die stabilisiert werden soll, ist an einen mit seiner Basis an die temperaturabhängige Reihenschaltung gelegten Transistor geschaltet0 Diese Kompensationsschaltung erfordert eine Vielzahl von elektronischen Bauelementen, was nicht nur teuer ist, sondern auch die Fehlermöglichkeiten erhöht. Auch sind an eine Stabilisierungsschaltung für die Lichtquelle hohe An forderungen zu stellen, da bereits geringe Schwankungen der Versorgungsspannung für die Lichtquelle erhebliche Änderungen der Lichtintensität und somit des Fotostromes bewirken.In the German patent 1 588 057 there is a photoelectric measuring arrangement a circuit has become known that compensates for both the temperature response in the supply circuit for the light source and the temperature range of the photo element (Phototransistor) enables the compensation circuit included in this patent a series circuit of temperature-dependent Diodes as well as a Zener diode The light source itself that is to be stabilized is placed on one with its base on the temperature-dependent series circuit Transistor switched0 This compensation circuit requires a variety of electronic components, which is not only expensive, but also the possibility of errors elevated. There are also high demands on a stabilization circuit for the light source to provide, since there are already slight fluctuations in the supply voltage for the light source substantial Changes in the light intensity and thus the photocurrent cause.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache, preiswerte und wirksame Schaltung zur Kompensation von Störeinflüssen bei einer lichtelektrischen Anordnung zu schaffen, die nicht mehr die Nachteile bekannter Kompensationsschaltungen aufweist.The object of the invention is to provide a simple, inexpensive and effective Circuit for compensating interference in a photoelectric arrangement to create that no longer has the disadvantages of known compensation circuits.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch die in den Patentansprüchen angegebenen Maßnahmen.The invention solves the problem posed by what is stated in the claims specified measures.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert.The invention is explained below with reference to the drawing.

Die Figur 1 zeigt ein bekanntes inkrementales Meßsystem, bei dem die Kompensationsschaltung beispielsweise angewandt werden soll.Figure 1 shows a known incremental measuring system in which the Compensation circuit should be applied, for example.

Der Gittermaßstab 1 und die Abtastplatte 2 des inkrementalen Meßsystems werden über eine Lampe L und Kondensor 3 beleuchtet. Ein Objektiv 4 konzentriert das die Gitter 1/2 durchsetzende Licht auf ein Fotoelement P, das ein Fototransistor ist. Bei Meßsystemen dieser Art können durch Temperaturschwankungen verursachte Veränderungen in der Kennlinie des Fototransistors P und/oder Schwankungen in der Versorungsapannung für die Lampe L fehlerhafte Meßergebnisse nach sich ziehen. Durch die Kompensationsschaltung nach Figur 2 wird der Einfluß der vorgenannten Störfaktoren kompensiert.The grid scale 1 and the scanning plate 2 of the incremental measuring system are illuminated by a lamp L and condenser 3. A lens 4 is concentrated the light penetrating the grid 1/2 on a photo element P, which is a photo transistor is. In measuring systems of this type, fluctuations in temperature can occur Changes in the characteristic of the phototransistor P and / or fluctuations in the Supply voltage for the lamp L result in incorrect measurement results. By the compensation circuit according to Figure 2 is the influence of the aforementioned interference factors compensated.

An die Lampe L ist über einen Vorwiderstand RL eine Versorungsspannung Up gelegt. Die Baueinheit H ist eine Hilfsspannungsquelle, die an die Versorgungsspannung Up angeschlossen ist. Die Hilfsspannungsquelle H enthält einen Transistor T mit gegengekoppeltem Spannungsteiler R3/R2 zwischen dem Kollektor K und Emitter E. tiber den Abgriff des Spannungsteilers R3/R2 wird nur ein Teil der Kollektor-Emitterspannung auf die Basis B geführt. Mit dem Widerstand R4 ist der Arbeitspunkt der Baueinheit II einstellbar, d.h. es wird der Strom festgelegt, der durch den Widerstand R3/R2 und Transistor g fließt. Der Strom durch den Widerstand R3/R2 ist in der Regel klein gegenüber dem Kollektorstrom des Transistors T. Die gegengekoppelte Transistorschaltung H wirkt also als Spannungsquelle, die über einen weiteren Widerstand R1 mit den Foto strömen IL des Fototransistors P belastet wird. Der Transistor T erzeugt eine temperaturabhängige Spannung U2. Der Temperaturkoeffizient der Spannung U2 ist positiv und kann am Spannungsteiler R/R2 eingestellt werden. Der Fototransistor P vergrößert seinen Fotostrom IL bei konstanter Beleuchtungsstärke ebenfalls mit der Temperatur.A supply voltage is applied to the lamp L via a series resistor RL Laid up. The unit H is an auxiliary voltage source that is connected to the supply voltage Up connected. The auxiliary voltage source H contains a transistor T with negative voltage divider R3 / R2 between the collector K and the emitter E. via the tap of the voltage divider R3 / R2 is only part of the collector-emitter voltage led to base B. With the resistor R4 is the working point of the unit II adjustable, i.e. the current that is passed through the resistor R3 / R2 and transistor g flows. The current through the resistor R3 / R2 is usually small compared to the collector current of the transistor T. The negative feedback transistor circuit H thus acts as a voltage source, which is connected to the via a further resistor R1 Photo flow IL of the phototransistor P is loaded. The transistor T generates one temperature-dependent voltage U2. The temperature coefficient of the voltage U2 is positive and can be set at the voltage divider R / R2. The phototransistor P is enlarged its photocurrent IL at constant illuminance also with temperature.

Die Spannung UA ist ebenfalls temperaturabhängig, aber bei Schwankungen der Versorgungsspannung Up konstant. Die Widerstandswerte des Spannungsteilers R3/R2 und des Widerstandes R1 sind erfindungsgemäß so aufeinander abgestimmt, daß die Temperaturabhängigkeit der Spannung U1 gleich null wird.The voltage UA is also temperature-dependent, but with fluctuations the supply voltage Up constant. The resistance values of the voltage divider R3 / R2 and the resistor R1 are matched according to the invention so that the Temperature dependence of the voltage U1 becomes zero.

Wesentlich bei der vorstehend beschriebenen Schaltung zur Kompensation des Temperaturganges ist demnach, daß die Spannung UA einen entgegengesetzt gleich großen Temperaturgang wie die Spannung U2 minus U1 aufweist.This is essential for the compensation circuit described above of the temperature response is therefore that the voltage UA equals one opposite has a large temperature drift like the voltage U2 minus U1.

Die Schaltung nach Figur 2 ist erfindungsgemäß auch so ausgelegt, daß im Gegensatz zu bekannten Anordnungen Helligkeitsänderungen der Lampe L praktisch keinen Einfluß auf die Spannung U1 ausüben. Die SDannung UA an der Hil-fsspannungsquelle H, die an die Versorgungsspannung Up gelegt und in Reihe geschaltet ist mit der Spannung aus dem Produkt des Fotostromes IL und dem Widerstandswert des Widerstandes R1, ist so dimensioniert, daß durch Schwankungen der Versorungsspannung UF verursachte Spannungsänderungen gleich sind den durch Änderungen der Lichtintensität der Lampe L verursachten Fotostromänderungen des Fototransistors P.The circuit according to FIG. 2 is also designed according to the invention in such a way that, in contrast to known arrangements, changes in brightness of the lamp L have practically no influence on the voltage U1. The S voltage UA at the auxiliary voltage source H, which is connected to the supply voltage Up and connected in series with the voltage from the product of the photocurrent IL and the resistance value of the resistor R1, is dimensioned so that the voltage changes caused by fluctuations in the supply voltage UF are equal are caused by changes in the light intensity of the Lamp L caused changes in the photo current of the phototransistor P.

Macht man wie im Ausführungsbeispiel bei der Verwendung einer Glühlampe U2 - U1 = 13 (U - U;), dann hat die Helligkeits--3 P änderung der Lampe L durch Änderung der Versorgungsspannung Up keinen Einfluß auf die Snannung U1. Die Ursache dafür ist, daß sich eine Änderung der Versorungsspannung Up voll auf die Spannung U2 (das ist die Differenzspannung von Up - UA) überträgt und die Helligkeitsänderung einer Glühlampe und somit die Fotostromänderun etwa für ausmacht.If, as in the exemplary embodiment, when using an incandescent lamp U2-U1 = 13 (U-U;), the change in brightness of the lamp L by changing the supply voltage Up has no effect on the voltage U1. The reason for this is that a change in the supply voltage Up is fully transferred to the voltage U2 (that is the differential voltage from Up - UA) and the change in brightness of an incandescent lamp and thus the change in photo current, for example for matters.

Der Abgriff am Spannungsteiler R3/R2 ist in Figur 2 für das Widerstandsverhältnis 3 : 1 ausgelegt, so daß die temperaturabhängige Spannung U2 etwa auf ein Drittel der Versorungsspannung Up reduziert ist. lin Ausführungsbeispiel ist die Spannung U2 etwa 1,7 V wenn die Temperatureinflüsse auf die Spannung U1 (das ist die Schwellenspannung des Triggers S) kompensiert werden.The tap on the voltage divider R3 / R2 is in Figure 2 for the resistance ratio 3: 1 designed so that the temperature-dependent voltage U2 to about a third the supply voltage Up is reduced. lin embodiment is the voltage U2 about 1.7 V if the temperature influences the voltage U1 (this is the threshold voltage of the trigger S) are compensated.

Die Schwellenspannung U3 des Triggers S muß bei der gezeigten Schaltung kleiner als die temperaturabhängige Spannung U2 und größer als die Versorgungsspannung UN sein.The threshold voltage U3 of the trigger S must be in the circuit shown less than the temperature-dependent voltage U2 and greater than the supply voltage Be UN.

Die Schwellenspannung U3 ist gleich der Spannung U1, im Ausführungsbeispiel Null Volt.The threshold voltage U3 is equal to the voltage U1 in the exemplary embodiment Zero volts.

Die Kompensationsschaltung nach der Erfindung zeichnet sich durch folgende wesentliche Vorteile aus: 1. Wirksame Kompensation von Störeinflüssen, 2. geringe Anzahl von elektronischen Bauelementen, 3. geringe Anforderungen hinsichtlich der Gennuigkeit und Leistungsbelastung von elektronischen Bauelementen, 4. das temperaturabhängige Bauteil kann aus einem einzigen Stück bestehen, 5. vielseitige Anwendbarkeit, 60 einfach und billig herstellbar.The compensation circuit according to the invention is characterized by the following essential advantages: 1. Effective compensation of interference, 2. low number of electronic components, 3. low requirements with regard to the efficiency and performance of electronic components, 4th the temperature-dependent component can consist of a single piece, 5. versatile Applicability, can be produced easily and cheaply.

Claims (7)

PatentansprücheClaims 1. Elektrische Schaltung zur Kompensation von Störeinflüssen bei einer Anordnung mit einer Lichtquelle und wenigstens einem Fotodetektor, der ein von der Beleuchtung abhängiges Signal abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation von durch Änderungen der Lichtintensität der Lichtquelle (L) gegebenen Störfaktoren eine Hilfsspannungsquelle (H) mit konstanter Spannung (UA) vorgesehen ist, die an die Versorungsspannung (Up) für die Lichtquelle (L) gelegt ist und zu der in Reihe geschaltet ist eine Spannung aus dem Produkt des vom Fotoelement (P) gelieferten Foto stromes (I) und dem Widerstandswert wenigstens eines Widerstandes (R1), wobei die von der Hilfsspannungsquelle (H) erzeugte konstante Spannung (UA) so dimensioniert ist, daß durch Schwankungen der Versorgungsspannung (Up) für die Lichtquelle (L) verursachte Spannungsänderungen an der Hilfsspannungsquelle (H) gleich sind den durch Änderungen der Lichintensität der Lichtquelle (L) verursachten Fotostromänderungen des Fotoelementes (P).1. Electrical circuit for compensating for interference in an arrangement with a light source and at least one photodetector which emits a signal dependent on the lighting, characterized in that an auxiliary voltage source (H ) with constant voltage (UA) is provided, which is applied to the supply voltage (Up) for the light source (L) and to which a voltage from the product of the photo current (I) and supplied by the photo element (P) is connected in series the resistance value of at least one resistor (R1), the constant voltage (UA) generated by the auxiliary voltage source (H) being dimensioned so that voltage changes at the auxiliary voltage source (H) caused by fluctuations in the supply voltage (Up) for the light source (L) are equal are the photocurrent changes caused by changes in the light intensity of the light source (L) of the photo element (P). 2.) Elektrische Schaltung zur Kompensation von Störeinflüssen bei einer lichtelektrischen Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Temperaturganges eine temperaturabhängige Hilfsspannungsquelle (H) vorgesehen ist, die wenigstens über einen Widerstand (R1) mit den Fotoströmen (IL) des Fotoelementes (P) belastet ist.2.) Electrical circuit to compensate for interference a photoelectric arrangement, characterized in that for compensation a temperature-dependent auxiliary voltage source (H) is provided for the temperature response is that at least via a resistor (R1) with the photo currents (IL) of the photo element (P) is loaded. 3.) Kompensationsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensntion des Temperaturganges eine gegengekoppelte Baueinheit (T, R3/R2) vorgesehen ist, die als temperaturabhängige Hilfsspannungsquelle (H) wirkt, die wenigstens über einen Widerstand (R1) mit den Fotoströmen (I) des Fotoelementes (P) belastet ist.3.) Compensation circuit according to claim 2, characterized in that that to compensate for the temperature change a counter-coupled unit (T, R3 / R2) is provided as a temperature-dependent auxiliary voltage source (H) acts, which at least via a resistor (R1) with the photo currents (I) of the photo element (P) is loaded. 4.) Kompensationsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kompensation des Temperaturganges in Reihe geschaltete temperaturabhängige Dioden vorgesehen sind, die wenigstens über einen Widerstand mit den Fotoströmen des Fotoelementes belastet sind.4.) compensation circuit according to claim 2, characterized in that that to compensate for the temperature response in series connected temperature-dependent Diodes are provided which at least have a resistor with the photocurrents of the photo element are loaded. 50) Sompensationsschaltung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle (H) einen Transistor () mit gegengekoppeltem Spannungsteiler (R3/R2) zwischen dem Kollektor (K) und Emitter (E) enthält, so daß über den Abgriff des Spannungsteilers (R3/R2) nur ein Teil der Kollektor-Emitterspannung auf die Basis (B) geführt ist und daß ferner die temperaturabhängige Hilfsspannungsquelle (H) über den Widerstand (R1) mit den Fotoströmen (I) eines Fototransistors (P) belastet ist, der einen Trigger (s) ansteuert.50) compensation circuit according to claim 1 and 2, characterized in that that the auxiliary voltage source (H) is a transistor () with a negative voltage divider (R3 / R2) between the collector (K) and emitter (E), so that via the tap of the voltage divider (R3 / R2) only a part of the collector-emitter voltage to the Base (B) is performed and that also the temperature-dependent auxiliary voltage source (H) loaded with the photo currents (I) of a photo transistor (P) via the resistor (R1) that controls a trigger (s). 6.) Kompensationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch Abstimmung des Spannungsteilers (R3/R2) und Widerstandes (R1) die Temperaturabhängigkeit der Spannung (U1) am Eingang des Triggers (S) praktisch null wird.6.) Compensation circuit according to claim 5, characterized in that that by tuning the voltage divider (R3 / R2) and resistor (R1) the temperature dependence the voltage (U1) at the input of the trigger (S) becomes practically zero. 7.) Kompensationsschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Spannungsteilers (R3/R2) für das Widerstandsverhältnis 3 : 1 ausgelegt ist, so daß sie temperaturabhängige Spannung (U2) an der Hilfsspannungsquelle (H) etwa auf ein Drittel der Versorungsspannung (Up) für die Glühlampe (L) reduziert ist und Helligkeitsänderungen der Glühlampe (L) durch Schwankungen in der Versorungsapannung (Up) praktisch keinen Einfluß auf die Spannung (U,J x iggers (S) ausüben. L e e r s e i t e7.) Compensation circuit according to claim 5, characterized in that the tap of the voltage divider (R3 / R2) is designed for the resistance ratio 3: 1, so that it is temperature-dependent voltage (U2) at the auxiliary voltage source (H) to about a third of the supply voltage (Up) for the incandescent lamp (L) is reduced and changes in the brightness of the incandescent lamp (L) due to fluctuations in the supply voltage (Up) have practically no effect on the voltage (U, J x iggers (S) exercise. L eerseite
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2377663A1 (en) * 1977-01-12 1978-08-11 Johnson & Johnson ZERO TEMPERATURE COEFFICIENT REFERENCE CIRCUIT
EP0074919A1 (en) * 1981-09-08 1983-03-23 Siemens Aktiengesellschaft Circuit with a measuring transducer, in particular with a semiconductor pressure sensor

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