DE2416399A1

DE2416399A1 - Elektronische schaltung fuer die nachfuehreinrichtung eines registriersystems

Info

Publication number: DE2416399A1
Application number: DE2416399A
Authority: DE
Inventors: Manfred Joppich
Original assignee: Schwarzer Fritz GmbH
Current assignee: Schwarzer Fritz GmbH
Priority date: 1974-04-04
Filing date: 1974-04-04
Publication date: 1975-10-16

Description

Elektronische Schaltung für die Nachführeinrichtung eines Registriersystems Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltung für die Nachführeinrichtung eines Registriersystems in einem Schnellschreiber entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bereits vorgeschlagenen opto-elektronischen Schaltung der eingangs genannten Art (P 23 15 471) ist der fest angeordnete Aufnehmerteil vorzugsweise mit zwei Photodioden und dazu passenden Phototransistoren ausgestattet, an deren Arbeitswiderständen ein Spannungsabfall auftritt, die dem von den Photodioden emittierten und von den Schwelipfeilen des Blendensegments veränderten Photostrom proportional ist. Aus der Differenz dieser beiden Spannungen wird das Nutzsignal gewonnen1 das ein Maß für die Stellung der Schwellpfeile ist.
Da der Temperaturkoeffizient der Photodioden negativ und der Temperaturkoeffizient der Phototransistoren positiv ist, erfolgt dabei zwar eine gewisse Temperaturkompensation, die aber bei vielen praktischen Anwendungsfällen bei weitem nicht ausreichen, um wesentliche Fehlerabweichungen des Nutzsignals zu vermeiden.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine opto-elektronische Schaltung der eingangs genannten Art dadurch zu verbessern, daß eine ausreichende automatische Temperaturkompensation erfolgt. Diese Aufgabe wird bei einer Schaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer opto-elektronischen Schaltung gemäß der Erfindung; und Fig. 2 eine Draufsicht auf ein Blendensegment für den Stellungsgeber des Ausführungsbeispiels in Fig. 1.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist an eine Batterie 20 ein Widerstand 21 angeschlossen, dessen anderes Ende Ser Anode einer Photodiode 12 verbunden ist. Die Kathode der Photodiode 12 ist mit der Anode einer weiteren Photodiode 13 verbunden, deren Kathode mit dem Kollektor eines Transistors 33 verbunden ist. Die Batterie 20 ist ferner mit dem Kollektor eines Phototransistors 10 und eines Phototransistors 11 verbunden. Die Photodioden 12, 13 dienen zur Beleuchtung der Phototransistoren 10, 11, wie durch die Pfeile 140, 150 angedeutet ist. Das von den Photodioden emittierte Licht tritt durch Durchtrittsöffnungen 14, 15 (Fig. 2) eines Blendensegments 16 hindurch, das in Pfeilrichtung 17 längsverschiebbar oder verschwenkbar angeordnet sein kann.
Die Emitter der Phototransistoren 10, 11 sind mit einem Arbeitswiderstand 18 bzw. 19 verbunden. Die anderen Enden der Widerstände# 18 und 19 sind mit Erde 22 verbunden. Die Emitter der Phototransistoren 10, 11 sind ferner mit einem Widerstand 27 bzw. mit einem Widerstand 28 verbunden. Die anderen Enden der Widerstände 27, 28 sind miteinander und mit dem negativen Eingang eines Summierverstärkers 29 verbunden. Die Emitter der Phototransistoren 10, 11 sind ferner mit einem Widerstand 36 bzw.
37 verbunden, deren anderes Ende mit dem negativen bzw. positiven Eingang eines Differenzverstärkers 40 verbunden sind.
Der Differenzverstärker 40 gibt an seiner Ausgangsleitung 41 das Nutzsignal ab. Die Ausgangsleitung 41 ist mit dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 40 über einen Rückkopplungswiderstand 39 verbunden. Der positive Eingang des Differenzverstärkers 40 ist über einen Widerstand 38 geerdet, um eine stabile Arbeitsweise zu gewährleisten.
Der Ausgang des Summierverstärkers 29 ist mit einem Widerstand 32 verbunden, dessen anderes Ende mit der Kathode einer Diode 35 verbunden ist, deren Anode geerdet ist. Die Kathode der Diode 35 ist ferner mit der Basis des Transistors 33 verbunden, dessen Kollektor mit der Kathode der Photodiode 13 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 33 ist mit einem Widerstand 34 verbunden, dessen anderes Ende geerdet ist. Der Emitter des Transistors 33 ist zur Rückkopplung des Summierverstärkers 29 ferner über einen Widerstand 30 und einen dazu parallel geschalteten Kondensator 31 mit dem negativen Eingang des Summierverstärkers verbunden.
Zwischen der Batterie 20 und Erde 22 ist ferner eine Reihenschaltung von Widerständen 23, 24 und 25 angeschlossen. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 23, 24 und Erde ist eine Zenerdiode 26 angeschlossen. Die Verbindungsstelle zwischen den Widerständen 24, 25 ist an dem positiven Eingang des Summierverstärkers 29 angeschlossen. Werden bei einem derartigen Operationsverstärker am invertierenden Eingang mehrere Eingänge gebildet (durch die Widerstände 27 und 28), so ergibt sich am Ausgang die negierte Summe der verstärkten Einzelspannungen. Die Verstärkung jedes Eingangs ist gleich dem Verhältnis des Gegenkopplungs-Widerstandes 30 zum Eingangs-Widerstand jedes Eingangs 27 oder 28. Die Summe der Eingangsspannungen wird mit einer Referenzspannung verglichen, die durch den Widerstand 23 und d die Zenerdiode 26 sowie dem Spannungsteiler 24, 25 gebildet wird. Jede Abweichung der summierten Spannung von der Referenzspannung wird durch den Operationsverstärker nachgeregelt.
Im folgenden soll die Arbeitsweise der dargestellten Schaltung erläutert werden. Wenn das mit der Achse des Registriersystems verbundene Blendensegment 16 (Fig. 2) verschwenkt wird, fällt durch die Durchtrittsöffnung 14, 15 eine Lichtmenge auf die Phototransistoren auf, die der Lage des Blendensegments 16 entspricht. Der Emitterstrom der Phototransistoren 10, 11 ist deshalb proportional zu der einfallenden Lichtmenge. Der Emitterstrom des Phototransistors 10 erzeugt einen Spannungsabfall an der Verbindungsstelle des Widerstands 18 mit dem Widerstand 27. Der Emitterstrom des Phototransistors 11 erzeugt einen Spannungsabfall an der Verbindungsstelle des Widerstands 19 mit dem Widerstand 28. Entsprechende Spannungen treten auch an dem Widerstand 36 bzw. 37 auf. Die beiden Spannungen werden durch die Widerstände 27 und 28 summiert und dem negativen Eingang des Summierverstärkers 29 zugeleitet. An dem positiven Eingang des Summierverstärkers 29 liegt eine Gleichspannung an, die sich nicht wesentlich ändert Es handelt sich dabei um eine Bezugsspannung, die auch zum Zwecke der Stabilisierung angelegt wird.
Die Photodioden 12,13 bestehen vorzugsweise aus Galliumarsenid und die Phototransistoren 10, 11 aus einerSiliziumverbindung. Diese beiden Materialien haben ein gegenläufiges Temperaturverhalten, so daß bei einer Temperaturänderung der Strom durch die Photodioden ansteigt bzw. abfällt, während die Verstärkung der Phototransistoren ansteigt bzw. abfällt.
Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt jedoch eine weitergehende Temperaturkompensation, wie im folgenden näher erläutert werden soll. Wenn die Umgebungstemperatur der Schaltung aus irgendwelchen Gründen so stark ansteigt, daß die Photodioden 12,13 mehr Licht emittieren, fällt auch eine größere Lichtmenge durch die Durchtrittsöffnungen 14, 15 auf die Phototransistoren 10,11 auf, so daß der Emitterstrom dieser Phototransistoren 10, 11 ansteigt. Deshalb ergibt sich auch ein größerer Spannungsabfall an den Widerständen 18 und 19, der auch an den Widerständen 27 und 28 bzw. 36 und 37 auftritt.
Deshalb ergibt sich auch ein Anstieg des Nutzsignals am Ausgang des Differenzverstärkers 40, so daß ein temperaturabhängiger Fehler an dem schließlichen Ausgangssignal auftritt. Der Spannungsanstieg an den Widerständen 27 und 28 hat ferner ein vergrößertes Summensignal zur Folge, so daß der Summierverstärker 29 ein verringertes Ausgangssignal abgibt. Dieses verringerte oder sich verringernde Ausgangssignal wird über den Widerstand 32 an die Basis des Transistors 33 angelegt. Eine Verringerung der Basisspannung des Transistors 33 bewirkt eine verringerte Leitfähigkeit des Transistors 33. Durch die erhöhte Impedanz des Transistors 33 wird der durch die Photodioden12 r 13 fließende Strom verringert, wodurch deren Lichtemission ebenfalls verringert wird.
Deshalb fließt ein verringerter Emitterstrom durch die Phototransistoren 10, 11, wodurch das Nutzsignal auf der Ausgangsleitung 41 auf den richtigen Wert verringert wird. Es handelt sich deshalb um ein dynamisches Kompensationssystem, bei dem temperaturabhängige Effekte automatisch korrigiert werden.
Durch die Rückkopplung zwischen dem Emitter des Transistors 33 und dem positiven Eingang des Summierverstärkers 29 wird die Verstärkung und Stabilität dieses Verstärkers in an sich bekannter Weise gesteuert. Die Diode 35 dient dazu, das Entstehen hoher Umkehrspannungen zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 33 zu verhindern, um den Transistor 33 zu schützen. Die Durchlaßspannung der Diode 35 beträgt etwa 0,5 Volt.
Wenn eine Verringerung der Temperatur auftritt, erfolgen die durch den Verstärker 29 bewirkten Änderungen in der entgegengesetzten Richtung, so daß in diesem Fall die automatische Temperaturkompensation in der entgegengesetzten Richtung auftritt.
Wenn das Blendensegment 16 beispielsweise in Pfeilrichtung 17 nach oben in Fig. 1 verstellt wird, steigt der Strom durch den Phototransistor 11 an, während der Strom durch den Phototransistor 10 abfällt. Die erhöhte Stromstärke des Phototransistors 11 wird dem positiven Eingang des Differenzverstärkers 40 zugeleitet, während die verringerte Stromstärke durch den Phototransistor 10 dem negativen Eingang des Differenzverstärkers 40 zugeleitet wird. Wenn also das Blendensegment 17 nach oben bewegt wird, steigt das Nutzsignal auf der Ausgangsleitung 41 an. Es handelt sich dabei um eine funktionsbedingte Änderung des Nutzsignals in Abhängigkeit von der Lage des Blendensegments, im Gegensatz zu Änderungen des Nutzsignals aufgrund von Temperaturänderungen, die nach den obigen Ausführungen automatisch kompensiert werden.
Das beschriebene Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft bei EKG-Registriersystemen verwendbar, bei denen der Galvanometer-Schreibzeiger um eine Achse verdreht wird, an der das Blendensegment 16 (Fig. 2) befestigt ist.

Claims

Patentansprüche

Elektronische Schaltung für die Nachführeinrichtung eines Registriersystens in einem Schnellschreiber, die einen Stellungsgeber mit einem mit der Achse des Registriersystems verbundenen Blendensegment enthält, durch das mindestens zwei Phototransistoren durch mindestens zwei Photodioden beleuchtet werden, um einem Differenzverstärker gegenläufige Signale zuzuführen, die in einer nachgeschalteten Vergleichsstufe mit den Eingangssignalen für das Registriersystem verglichen werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Kompensation temperaturabhängiger Änderungen des Ausgangssignals des Differenzverstärkers (40) ein Summierverstärker (29) an die Arbeitswiderstände (18, 19) des Differenzverstärkers (40) über Widerstände (27, 28) angeschlossen ist, dessen Ausgang über den Kollektor eines Transistors (33) mit einer Reihenschaltung der Photodioden (12, 13) und deren Spannungsquelle (20) verbunden ist, um durch die Regelung des Stroms durch diephotodioden (12, 13) das Summensignal konstant zu halten.
2. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Halbleitermaterial der Photodioden (12, 13) Galliumarsenid ist und der Phototransistoren (10, 11) eine Siliziumverbindung ist.