DE2721491A1 - Optische positionsabtastvorrichtung - Google Patents
Optische positionsabtastvorrichtungInfo
- Publication number
- DE2721491A1 DE2721491A1 DE19772721491 DE2721491A DE2721491A1 DE 2721491 A1 DE2721491 A1 DE 2721491A1 DE 19772721491 DE19772721491 DE 19772721491 DE 2721491 A DE2721491 A DE 2721491A DE 2721491 A1 DE2721491 A1 DE 2721491A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- converter
- signal
- elements
- input
- radiation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 24
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 5
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 241000557769 Iodes Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 102000003712 Complement factor B Human genes 0.000 description 1
- 108090000056 Complement factor B Proteins 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N iodine Chemical compound II PNDPGZBMCMUPRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0026—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means
- G01L9/0032—Transmitting or indicating the displacement of flexible, deformable tubes by electric, electromechanical, magnetic or electromagnetic means using photoelectric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0076—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means
Description
DBESSEH INDUSTRIES, INC,
Dallas, Texas, USA
Dallas, Texas, USA
Optische Positionsabtastvorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf das Messen und Testen mit dem Erzeugen elektrischer Signale im Verhältnis zu photooptisch
festgestellten Positionsänderungen.
Das Instrumentarium zum Umwandeln oder überführen einer
verschobenen Bewegung in verständlich nutzbare Daten werden in unendlich vielen Anwendungen gebraucht. Photo-optische
Anwegungen hierfür sind in vielen Patentschriften beschrieben, wie z.B. in den US-Patentschriften 2.651.019»
3.444.548; 3.480.781 und 3.742.233.
Gewöhnlich haben solche Positionssensoren der bisherigen Technik einen einzigen Photosensor in Kombination mit einer
Lichtquelle verwendet. Es ist bekannt, daß Sensor oder Lichtquelle oder beide den betrieblichen Veränderungen von
Temperatur, Spannung oder dergl. ausgesetzt sind, die im
709847/1074
BORO MÖNCHEN: | TELEX: | TELEGRAMM: | TELEFON: | BANKKONTO: | POSTSCHECKKONTO: |
ST. ANNASTR. 11 | 1-86644 | INVENTION | BERLIN | BERLIN 31 | W. MEISSNER, BLN-W |
8000 MÖNCHEN β | INVEN d | BERLIN | 030/8916037 | BERLINER BANK AQ. | 122 82-109 |
TEL.: 08)023644 | 030/892 23 82 | 3895716000 |
272U91
Gerät auftreten. Solche Schwankungen können bei ihrem Auftreten erhebliche Fehler einführen, die die Genauigkeit
am Ausgang· des Geräts schädlich beeinflussen. Trotz der Kenntnis dieses Problems war es bisher nicht
bekannt, wie solche Anlagen von diesen Wirkungen befreit werden können.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Umwandeln
einer Positionsverschiebung in ein digitales elektrisches Signal, das auf den laufenden Zustand einer
Positionsverschiebung bezogen ist. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine solche Einrichtung, die im
wesentlichen, wenn nicht sogar vollständig, für die Ungenauigkeiten unempfindlich ist, die sich bisher aus Schwankungen
der Temperatur und/oder der Spannung ergeben haben. Dies geschieht durch Nutzen einer durchscheinenden Blende,
die in den Strahlungsweg zwischen einer Strahlungsquelle und zwei nebeneinander liegenden strahlungsempfindliche
Dioden gebracht werden kann. Diskrete, von jeder der Dioden ausgestrahlten Signale werden zu ihren der Strahlung
ausgesetzten Flächen in Beziehung gebracht, d.h. sie werden von der durchscheinenden Blende nicht unterbrochen.
Die Schaltung, die die Dioden-Signale empfängt, enthält eine Logik und einen integrierenden Doppeineigungs- Analog-Digital-
Konverter, der die empfangenen Signale in brauchbare digitale Ausgangswertfc umwandelt. Bei einem Ausführungsbeispiel
werden beide Dioden der Wirkung der Blende ausgesetzt und der Konverter empfängt die Differenz bei
den Diodensignalen als gemessenen Eingang und die Summe der Diodensignale als Bezugseingang. Auf der Grundlage der zu
emfpangenen Signale liefert der Konverter ein digitales Ausgangssignal als Bezugswert zur Anzeige der laufenden
Stellung der Blende. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist nur eine Diode der Wirkung der Blende ausgesetzt, so
7098A7/.1O74 _ * _
-γ- 272U91
daß ihre Signale den gemessenen Eingangswert am Konverter
enthält, während das Signal der ganz freien Diode den Be'zugseingangswert aufweist. In jedem Fall ist der
digitale Ausgangswert eine Funktion nur den verglichenen Signalen, so daß die Wirkung von Temperatur und/oder
Spannungsschwankungen eliminiert wird.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen neuartigen Übertrager zum Umwandeln des laufenden Zustandes einer
Positionsverschiebung zu einem elektrischen digitalen Ausgangssignal anzugeben. Ferner soll der übertrager im
wesentlichen, wenn auch nicht vollständig, unempfindlich
auf Temperatur oder durch Spannung bedingte Fehler sein, die die Genauigkeit ähnlicher Einrichtungen der bisherigen
Technik schädlicher beeinflussen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue und
wirtschaftliche Weise anzugeben, nach der solche Fehler, die den bisherigen Einrichtungen anhaften, durch Ausnutzen
von vergleichenden Eingangssignalen als Grundlage zum Arbeiten eines in Beziehung gebrachten Ausgangssignals eliminiert
werden, die den jeweiligen Zustand der Stellung anzeigen.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beschrieben: In diesen ist:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels
;
Figur 2 ein isometrisches Schema einer Endbenutzung des Ausführungsbeispiels nach ^igur 1 zum Druckmessen;
Figur 3 eine Abänderung der -"igur 2 zur Differentialdruckmessung;
709847/1 OVA ^
272U91
Figur 4- eine weitere Abänderung der -^igur 2 zur Differentialdruckmessung;
Figur 5 eine andere Endbenutzung des Beispiels nach Figur 1 zur Bimetall-Temperaturmessung}
Figur 6 ein Diagramm der Ausgangsspannung zur Zeit bei einem integrierenden Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter;
und
Figur 7 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels
nach der Erfindung.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 1 besteht aus zwei
nebeneinanderliegenden strahlungsempfindlichen ^ioden 10
und 12 mit genau bestimmten aktiven Flächengebieten A^.
bzw. A2. Zu den Dioden ist ein einheitliches Lichtfeld 14
mit einer Strahlungswellenlänge bei oder nahe der Spitzenempfindlichkeit der ^ioden gerichtet, das diese belichtet.
Im Lichtpfad befindet sich eine quer bewegbare durchscheinende Unterbrechungsblende 16, die in dichtung des Pfeils
17 hinter den Diodenflächen verschiebbar ist. Zum Verschiebender Blende 16 können viele Mechanismen verwendet
werden, mit denen eine digitale Anzeige der Verschiebestellung erhalten werden kann.
Die Blende 16 ist in der Mitte der Skale dargestellt, wobei eine übliche Bewegung der Blende durch die physikalische Größe
der Dioden begrenzt ist. Dadurch befinden sich beiden Seitenkanten 18 und 20 der Blende stets innerhalb der aktiven
Diodenflächen. Die Nullstellung ist erreicht, wenn die linke Blendenkante 18 praktisch über dem ganz linken aktiven
Teil der Diode 10 liegt, der seine rechte Blendenkante 20 genau rechts von der linken Kante der ßiode 12 hat.
709847/1074 , -5-
-g- 272U91
to
Die ganze Skalenstellung der Blende 16 wird bei ihren
entgegengesetzten ^de erreicht, wenn die rechte Blendenkante
20 über der ganz rechten aktiven fläche der
Diode 12 und die linke Kante 18 genau links von der rechten Kante der Diode 10 liegt. Hierfür sind Dioden
geeignet, die unter der Bezeichnung SEI-1744- von der
Firma Spectronics, Inc. in Richardason, Texas hergestellt werden und bei einer Lichtempfindlichkeit von 2,/0 Mikroampere
pro Mikrowatt pro Quadratζentineter einen Specktralansprechwert
von 830 NM aufweisen. Eine Lichtquelle
SE y\ 55 LED. desselben Herstellers liefert einen passenden
spektralen Äusgangswert.
Eine Verschiebung der Blende 16 um mehr oder weniger der Flächen A^ und A2 läßt die Dioden-Signale V^ und I^
emittieren, die proportional der Strahlungsintensität und den entsprechenden bestrahlten Flächengebieten sind.
Jedes Diodensignal wird an die Schaltung 21 gegeben, die eine Additionschaltung 22 zum Summieren der Signale und
eine Subtraktionsschaltung 24 zum Erhalten eines Differentials
der °ignale zum entsprechenden Emittieren eines Summensignals S und eines Differenzsignals D enthält. Vorzugsweise
werden Eicheintragungen in der Form einer : ß-Mefieinstellung und eine «x -Nulleinstellung von einfachen
Spannungsteilerpotentiomftter 28 bzw. 30 dem Signal D über
die Additions schaltung 26 gemacht. Der Ausgang der Schaltung 26 enthält ein gemessenes Eingangssignal H, das an
einem integrierenden Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter
32 liegt. Das Signal S, das in gleicher Weise am Konverter
32 liegt, enthält den Bezugseingang hierzu. Der Konverter
32 vergleicht das gemessere Eingangssignal M mit
dem Bezugseingangssignal S auf der Grundlage ihres Verhältnisses M/S χ einer Konstante, üb ein fortlaufendes Digital-
- 6 709847/1O7A
272U91
— ίο —
ΑΛ
signal O für die Anzeige 34 und oder einer anderen Verbindung
36 zu bewirken. Die Signale 34 und/oder 36 stellen
auf diese Weise genau die Stellung der Blende 16 in bezug auf die Dioden 10 und 12 in einem beliebigen Zeitpunkt
dar.
Der Konverter 32 enthält in ^igur 6 die allgemein bekannte
A/D Doppelneigung, wie sie beispielsweise in den US-Patentschriften
3.316.546; 3.061939; 3.458.809; 3.660.834
und3.566.397 beschrieben wird. Das Verfahren der Umwandlung enthält das Integrieren eines Stromes, der direkt
auf eine unbekannte Spannung für eine feste Zeitdauer bezogen ist, der die Integration eines genormten Stromes
folgt, der auf eine Bezugsspannung entgegengesetzter Polarität
bezogen ist, bis der Integratorausgang auf Null zurückkehrt, ^ie Zeit, um den Integrator auf Null zu bringen,
ist direkt proportional dem Verhältnis des gemessenen Stromes zum geordneten Strom und somit zur gemessenen
Spannung. In diesem Sinne ist der Integrator eine Schaltung, die einen sich linear mit der ^eit (gewöhnlich ein
Anstieg) ändernden Ausgangswert erzeugt, wenn der Eingang dieselbe konstante Spannung ist. Die Rate der Integratorausgangsspannung
nimmt direkt proportional zur Größe der Eingangsspannung zu. Wenn die Eingangsspannung Null ist,
ist die Ausgangsspannung der Änderung nicht unterworfen, bleibt aber bei jedem Ausgangswert Null, der sich je bei
Beginn des ^eitablaufs ergibt.
Die Zeitdauer ist in Figur 6 in vier gleiche ^eitteile t^,
t2> t^ und t^ unterteilt und eine zu messende unbekannte
Spannung M wird an den Eingang des Integrators für eine feste Zeitdauer t^. gelegt. Der Ablauf beginnt in der Zeit-
- 7 " 7098Α7/1Ο7Λ
dauer ty, , während der die Ausgangsspannung des Integrators
linear ansteigt, bis eine Ausgangsspannung V entsteht. Zu diesem Zeitpunkt wird die Bezugsspannung S entgegengesetzter
Polarität an den Eingang gelegt, während M entfernt wird. Für die beiden nächsten Perioden (t~ und t,)
ändert sich die Ausgangsspannung linear in negativer Richtung, die durch die Nullachse zu einer Zeit t geht, und
integriert am Ende der dritten Zeitdauer zu einem negativen Spannungswert. Wenn dies eintritt, wird die ganze
Spannung vom Integratoreingang entfernt und der Integratorkondensator wird entladen, was den Ausgang V auf Null zurückbringt.
Dadurch wird der Umlauf beendet, bei dem der Integrator zum Beginn der nächsten Umwandlung wieder bereit
ist. Wenn beispielsweise der Bezugseingang S bei 2 Volt gehalten wird, ändert sich der gemessene Eingang M von 0 auf
2 Volt und der digitale ganze Skalenwert des Konverters liegt bei 1»999· Dann ändert sich der Ausgang 0 zwischen 0 und 1,999
bei einer Spannungsänderung von 2 Volt.
Da die Dauer t^ fest liegt, ist der Wert von V1 proportional
dem Wert des integrierten M. Die -^usgangsneigung während
ty, ist *— und somit variable und proportional dem Wert von
M. 1
Bei einem relativ konstant bleibendem M bleibt jedoch die
Bei einem relativ konstant bleibendem M bleibt jedoch die
negative Neigung —z
während to und t-, ohne Rücksicht
"n *- 0
auf die Werte M und V ebenfalls konstant. Die Zeit für
die Änderung des Integratorausgangs von V zurück auf Null ist proportional dem Verhältnis M zu S und der Dauer der
M
Konstante ty,, so daß t » t^ ·* ist. Eine Anhäufung von Impulsen in einem digitalen Zähler während der Periode t erzeugt einen digitalen Ausgang aus dem Zähler, der ein Maß der Zeit und somit der Eingangsspannung M dividiert durch S ist.
Konstante ty,, so daß t » t^ ·* ist. Eine Anhäufung von Impulsen in einem digitalen Zähler während der Periode t erzeugt einen digitalen Ausgang aus dem Zähler, der ein Maß der Zeit und somit der Eingangsspannung M dividiert durch S ist.
- 8 709847/1074
272U91
Während die Integratorkennlinien von den Temperaturen
beeinflußt werden, eliminiert die Verwendung eines Signals mit proportionalem Verhältnis seine Wirkung beim
Messen von t .
Das Eliminieren der Vi/irkungen der Temperatur Schwankung,
der Speisespannungsschwankung und anderer Faktoren ergibt sich aus folgendem; worin
A^ = die der Strahlung ausgesetzte Fläche der Diode 10
A^ = die der Strahlung ausgesetzte Fläche der Diode 10
Ap = die der Strahlung ausgesetzte Fläche der Diode 12
O = der Gesamtempfindlichkeitsfaktor B =>
die Lichtintensität ist
V1 = QBA1 ist und das Ausgangsspannungssignal der Diode
enthält,
V9 = GBA^. ist und die Ausgangsspannungssignale der Diode
V9 = GBA^. ist und die Ausgangsspannungssignale der Diode
^ enthält,
ß = der Zeiteinstellfaktor, und
ß = der Zeiteinstellfaktor, und
"*· = der Nulleinstellfaktor
C = der ganze digitale Skalenwert des Konverters 32 ist.
Mit gleichen Empfindlicheitsfaktoren Q und einer einheitlichen
Lichtintensität B, die auf beide Dioden 10,12 übertragen wird, ist das Signal S=OB (A1 +Ap) und das Signal
D = OB (A,. - Ap) und erzeugt das gemessene Eingangssignal
M = βθΒ (A1 - A2) +otQB (A1 + A2). Somit wird der
ß + (X χ G
digitale Signalausgang O= (A1 " A 2)
(A1 + A2;
Da der digitale Ausgang O eine Funktion von nur dem Verhältnis
der Summe und der Differenz zwischen den belichteten Flächen A1 und A2 ist, werden die schädlichen Wirkungen
der schwankenden Variablen, die vorher aufgetreten
709847/1074
272U91 - sr -
sind, durch dieses Verhältnis unmittelbar beseitigt und somit aufgehoben.
Bei der Benutzung der Blende 16 in der -^nd ve rwendung der
Figur 2 wird die Blende durch eine auf einen Zustand ansprechende Bourdonröhre 38, auf die der Druck der gemessenen
Flüssigkeit am Einlaß 40 gelegt wird, in Richtung 17 betriebsmäßig verschoben, Das Lichtfeld 14 ist eine
Lichtquelle 42, die die Dioden 10 und 12 belichtet, die durch die Positionsverschiebung der Blende 16 verändert
wird. Da die Verschiebung der Blende 16 direkt proportional zu den Druckänderungen bei 40 erfolgt, stellt die
Anzeige 34 und/oder 36 zu jeder Zeit den jeweiligen Wert
des gemessenen Drucks dar. Die Verwendung dieser Anordnung führt auch zu Druckänderungen an 40 selbst, die aber
aus einer Temperaturmeßanordnung eines geschlossenen gasgefüllten Systems stammen. In -"igur 3 ist die Bourdonröhre
38 für die absolute Druckempfindlichkeit bestimmt, indem sie in einem evakuiertem Gehäuse 44 untergebracht ist, an
das die Signalleitungen für die Dioden 10 und 12 und die Lichtquelle 42 über eine flichtung 46 angelegt werden.
Die Differentialdruckmessung nach Figur 4 ist der-jenigen
ähnlich, die zwischen zwei Einlaßdrücken Pyj und P~ erhalten
wird, die über gegenüberliegende Einlasse 48 und 50 eines
Gehäuses 52 angelegt werden. An Membrane 54 und 56 mit einer
transparenten Flüssigkeitsfüllung 58, in der die Dioden 10 und 12 angebracht sind, werden entsprechende Eingangsdrücke
gelegt. An der Vorderseite der Membrane 54 befindet sich
eine Abtastmembrane 60, an der eine L-förmige durchscheinende Blende 16 befestigt ist, die sich quer zu den belichteten
Diodenflächen bewegen kann, wie es vorstehend beschrieben
- 10 709847/1074
27 21 A 9 1
worden ist. Signalleitungen für die Dioden und die Lichtquelle sind durch eine Dichtung 62 hindurch geführt.
Eine weitere Version dieses Gedankens wird in Figur 5 gezeigt, wo die Blende 16 von einer Bimetalltemperaturfeder
64 entsprechend den Temperaturschwankungen verschoben wird. Bei diesen Ausführungsbeispielen
ist zu erkennen, daß, da die Rückführintegration
des Konverters 32 von einer ^eitdauer t ist, ihre Dauer
η *
in einen elektronischen Impuls umgewandelt werden kann,
dessen Dauer ein Maß des Drucks oder einer Reihe von Impuleen bei einer festen Frequenz während der ^eit t ist.
In diesem Fall würde die Zahl von Impulsen das Maß der Blendenverschiebung darstellen.
Das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist dem vorhergehenden
nicht ähnlich. Die ^iode 10 wird über ihre
ganze Fläche A^ von einem Lichtfeld 14 gleichmäßig belichtet,
so daß nur die Diode 12 den Belichtungsänderungen im Gebiet A^ durch die Blende 16 bei Verschiebung
dieser ausgesetzt ist. Wegen der niedrigen Ausgangssignalströme der Dioden werden die Signalwerte über Verstärker
68 erhöht bzw. 66, wobei der Ausgang der letzteren den konstanten Bezugseingang S am Konverter 32 darstellt.
Die Verstärkten Ausgänge, die von der Zeiteinstellung ß abgeändert sind, und der verstärkte Ausgang der Diode 10,
der von der Nulleinstellung X abgeändert ist, werden an den Additionskreis 70 gelegt, dessen Ausgang den gemessenen
Eingang des Konverters 32 enthält. Der Konverter emittiert
dann einen Digitalausgang, um die laufende Positionszustand der Blende 16 darzustellen. Da V^ konstant ist und
die gesamte Änderung der Blendenstellung zu Vp hin erfolgt,
wird eine Subtraktionsschaltung wie die im vorhergehenden Beispiel überflüssig.
- 11 7 0984 7/107A
- 27 2H91
Während noch eine Bezugsspannung an das gemessene Signal
zur Verwendung als Nulleinstellung gelegt werden muß, ist dies gegenüber dem vorher beschriebenen verhältnismäßig
einfach. Das heißt, durch Erzeugen des gemessenen Signals in einer einzigen Diode gegenüber der
Doppeldiode wird nur der halbe •-'ignalwert von dem des
vorhergehenden Beispiels erzeugt.
So lange der Konverter ein ganzes Gerät ist, braucht der
für der Konverteranlage benutzte Taktgeber nicht sehr genau zu sein, da seine zum Takten des Integrationsprozesses
verwendeten Impulse dieselben wie die für den Eingang während der t - Zeit sind, während der sie das errechnete
Verhältnis nicht bewirken. Wo jedoch diese Komponenten voneinander entfernt sind, kann eine genauer
(nicht dargestellter) Krystalloszillator notwendig werden, der sicherstellt, daß der gewöhnlich von einer unabhängigen
Taktgeberfrequenz betriebener Empfänger von Frequenzschwankungen eines sonst ungenau übertragenden Taktgebers
nicht beeinflußt wird. Die Umwandlung des Impulses in ein paralleles digitales Ausgangssignal und die digitale Ausgangsanzeige
sind bekannte Techniken, die einen üblichen digitalen Zähler mit einem einfachen Klinkenregister und
Dekoderantrieben benutzen, die Anzeigemodule betätigen.
Auf dieser Grundlage wird der Ubertragungsabstand nur durch die richtige Wahl der entsprechenden Übertragungsleitungsantriebe
und Empfänger begrenzt^ was allgemein bekannt ist. Zum übertragen einer Impulsreihe, bei der die Zahl der
Impulse die Blendenbewegung darstellt, würde die genaue Zeitgabe an beiden Enden nicht notwendig sein, da sie nur
am Empfangsende gezählt werden müssen.
- 12 -
7 0 9 8 A 7 / 1 0 7
272H91
Es ist ein neuartiger übertrager zum Umwandeln der Positionsverschiebung in ein digitales elektrisches
Signal durch photo-optische Bestimmung beschrieben worden, Dieser ist verhältnismäßig einfach und ohne
hohe Kosten herzustellen, Die Anlage besitzt eine große Vielfalt von Benutzungsmöglichkeiten, von denen nur
einige beschrieben worden sind.
Da viele Änderungen im aufbau und verschiedene stark
abweichende Ausführungsbeispiele der Erfindung ohne vom Umfang und Sinn der Erfindung abzuweichen möglich sind,
sollen die Zeichnungen und die Beschreibung nicht als Beschränkung angesehen werden.
Zusammenfassung
Ein übertrager zum Umwandeln einer Positionsverschiebung ist ein digitales Ausgangssignal wird mit dem jeweiligen
Ortzustand in Beziehung gebracht. Eine durchscheinende Blende kann betriebsmäßig in einem Strahlungsweg zwischen
einer Stiahlungsquelle und zwei nebeneinander liegenden
strahlungsempfindlichen Dioden betriebsmäßig bewegt werden. Von jeder der Dioden in bezug auf den Wert ihrer strahlungsbeaufschlagten
Flächen emittierte diskrete Signale werden durch eine Logik und durch einen integrierenden
Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter in ein brauchbares digitales Ausgangssignal umgewandelt. Bei einem Ausführungsbeispiel
sind beide Dioden einer von einer Blende unterbrochenden Strahlung ausgesetzt. Die Logik liefert
die Differenz der Diodensignale an den Konverter, als ihren gemessenen Ausgang, während ein Summensignal als Bezugseingang
angelegt wird„ Das Verhältnis der Eingangssignale wird dann vom Konverter als "usgangssignal emittiert, das den
laufenden Verschiebungszustand anzeigt. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird nur eine Diode der von der Blende
unterbrochenen Strahlung ausgesetzt und ihr Signal enthält
70 984 7/107 4
Claims (1)
- 272Η9ΊPATENTANSPRÜCHEPositionsabtastvorrichtung, gekennzeichnet durch:a) zwei in Abstand voneinander angeordneten Elementen (10,12) mit strahlungsempfindlichen Oberflächen eines gegebenen aktiven Gebiets, die je ein diskretes Signal emittieren, dessen Größe zur relativ wirksamen bestrahlten Oberfläche in Beziehung steht,b) eine Strahlungsquelle (42) zum Emittieren einer Strahlungsenergie, für die die Elemente (10,12) empfindlich sind, und die die emittierte Strhalung auf einem gleichförmigen v/eg zu den aktiven Flächen der -Elemente richtet,c) eine durchscheinende Blende (16) zwischen der Quelle (42) und den Elementen (1/ 10,12), die quer im Strahlungsweg zum relativen Verändern der belichteten aktiven Flächen der Elemente bewegt werden können, undd) eine Schaltung (21) zum Empfang der getrennten Signale jedes der beiden -Elemente (10,12) und zum Emittieren eines digitalen Ausgangssignals, das zur aktiven Fläche der Elemente in Beziehung steht, zu der die Strahlung durch die Blende (16) unterbrochen wird.Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blide (16) über einen Arbeitsbereich in einem Teil des Stiahlungsweges bewegt werden kann, der zu einem der Elemente (10,12) gerichtet ist.Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21) einen integrierten Doppelneigungs- «.nalog-Digital-Konverter (32) aufweist, der das digitale Ausgangssignal liefert, und daß das von dem einen- 2 709H47/10 7ÄORIGINAL INSPECTED272H91emittierte Signal den gemessenen Eingang des Konverters (32) enthält, während das vom anderen Element emittierte Signal den Bezugseingang des Konverters aufweist.4. Vorrichtung nach Anspruch 3i dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Ausgangssignal des Konverters (32) zum Verhältnis des gemesseneen Eingangs zum Bezugseingang in Beziehung steht.5· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (16) über einen Arbeitsbereich im Strahlungsweg geführt werden kann, der zu beiden Elementen (10,12) gerichtet ist.6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21) ein erstes Signal bewirkt, das proportional der Summe der Elementsignale ist, und ein zweites Signal bewirkt, das proportional der Differenz zwischen den beiden Elementsignalen ist.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21) einen integrierten Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter (32) enthält und daß eines der beiden Signale den am Konverter (32) liegenden Bezugseingang enthält, während das jeweils andere Signal den gemessenen am Konverter liegenden Eingang aufweist.8.. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Ausgangssignal des Konverters (32) zum Verhältnis des gemessenen Eingangs zum Bezugseingang in Beziehung steht.709847/107 Λ ~3~272U919. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21) .;me zum Eichen der Eingänge zum Konverter betätigte Einrichtung besitzt.10. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einen Zustand ansprechende Einrichtung die Blende (16) entsprechend den Zustandsanderungen verschieben kann.11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Zustand ansprechende Einrichtung eine Bourdonröhre (38) enthält.12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Zustand ansprechende Einrichtung ein Differentialdruckgerät enthält.13. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einen Zustand ansprechende Einrichtung ein temperaturempfindliches Element enthält.1A-. Vorrichtung nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einen Zustand ansprechende Element bei Zustandsanderungen, für die es empfindlich ist, eine Bewegung einleitet.15. Vorrichtung nach Anspruch 14-, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (16) über einen Arbeitsbereich geführt werden kann, der sich in einem Teil des Strahlungsweges befindet, der nur zu einem der Elemente (10,12) gerichtet ist.7Q9847/1O7A272U9116. Vorrichtung nach Anspruch I5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21), einen integrierenden Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter (32) enthält, der das digitale Ausgangssignal bewirkt, und daß das von diesem Element emittierte Signal den gemessenen Eingang des Konverters enthält während das vom anderen Element emittierte Signal den Bezugseingang des Konverters (32) aufweist.17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Konverters (32) auf das Verhältnis des gemessenen Eingangs zum Bezugseingang bezogen ist.18. Vorrichtung nach Anspruch 1A-, dadurch gekennzeichnet, daß die Blende (16) durch den Arbeitsbereich im Strahlungsweg geführt werden kann, der zu beiden Elementen (10,12) gerichtet ist.19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (21) ein erstes Signal bewirkt, das zur Summe der Elementsignale proportional ist, ein zweites Signal bewirkt, das proportional der Differenz zwischen den Elementsignalen ist.20. Vorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung einen integrierenden Doppelneigungs-Analog-Digital-Konverter (32) aufweist und daß eines der Bignale den am Konverter liegenden Bezugseingang und das andere Signal den gemesseneen am Konverter liegenden Eingang enthält.21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das digitale Ausgangssignal des Konverters (32) zum Verhältnis des gemessenen Eingangs zum Bezugseingang in Beziehung mteht.7098A7/1Q7A _ s _272U9122. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einen Zustand ansprechende Element eine Bourdonröhre (38) enthält.23. Vorrichtung nach Anspruch 14, daurch gekennzeichnet, daß das auf einen Zustand ansprechende Element ein Differentialdruckgerät enthält.24. Vorrichtung nach Ansprcuh 14, dadurch gekennzeichnet, daß das auf einen Zustand ansprechende Element einen Temperaturfühler enthält.Dipl.-Ing p<E. Meissner9847/1O7A
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/684,610 US4109147A (en) | 1976-05-10 | 1976-05-10 | Optical position sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2721491A1 true DE2721491A1 (de) | 1977-11-24 |
DE2721491C2 DE2721491C2 (de) | 1986-01-16 |
Family
ID=24748782
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2721491A Expired DE2721491C2 (de) | 1976-05-10 | 1977-05-10 | Meßumformer, insbesondere für einen Druckmesser |
Country Status (13)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4109147A (de) |
JP (1) | JPS52137372A (de) |
AU (1) | AU505710B2 (de) |
BE (1) | BE854411A (de) |
CA (1) | CA1090898A (de) |
CH (1) | CH619775A5 (de) |
DE (1) | DE2721491C2 (de) |
ES (1) | ES458594A1 (de) |
FR (1) | FR2351385A1 (de) |
GB (1) | GB1557441A (de) |
IT (1) | IT1077491B (de) |
NL (1) | NL7704483A (de) |
SE (1) | SE441785B (de) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH639196A5 (de) * | 1977-11-23 | 1983-10-31 | Asea Ab | Messgeraet zum messen von physikalischen groessen mittels optischer mittel. |
GB2021760B (en) * | 1978-05-26 | 1982-10-13 | Honeywell Inc | Optical potentiometers |
US4320293A (en) * | 1978-08-30 | 1982-03-16 | Harold Guretzky | Angle-position transducer |
CA1146276A (en) * | 1978-09-05 | 1983-05-10 | Francis M. Jobbagy | Analog-to-digital converter apparatus for condition responsive transducer |
FR2498754A2 (fr) * | 1981-01-27 | 1982-07-30 | Mecilec Sa | Dispositif de mesure de pression fonctionnant en numerique |
US4484071A (en) * | 1982-03-12 | 1984-11-20 | Webster Peter John | Method and apparatus for determining the location of graduated marks in measuring applications |
GB2124760B (en) * | 1982-08-05 | 1986-02-12 | Electricity Council | Temperature of elongate articles |
US4538063A (en) * | 1983-01-05 | 1985-08-27 | Dresser Industries, Inc. | Photo transducer circuit for setting minimum and maximum current flow between power terminals |
US4502334A (en) * | 1983-08-04 | 1985-03-05 | Dresser Industries, Inc. | Combined pressure gauge-transmitter |
GB2151774A (en) * | 1983-12-16 | 1985-07-24 | Atomic Energy Authority Uk | Measuring displacement |
US4531414A (en) * | 1984-05-21 | 1985-07-30 | Kraus Robert A | Linear displacement transducer device |
EP0263261A1 (de) * | 1986-09-05 | 1988-04-13 | BBC Brown Boveri AG | Optoelektronischer Wegaufnehmer |
JPH0198934A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Mimii Denshi Kk | 気圧計又は気圧高度計 |
GB2237377A (en) * | 1989-08-23 | 1991-05-01 | Hoover Plc | Liquid level transducer |
DE4023323A1 (de) * | 1990-07-21 | 1992-01-23 | Krieg Gunther | Positionssensor |
US5360331A (en) * | 1993-01-05 | 1994-11-01 | Dynisco, Inc. | Injection molding machine pressure transducer |
US5602339A (en) * | 1994-03-24 | 1997-02-11 | Dynisco, Inc. | Injection molding machine pressure transducer with trapezoidal cavity |
AU2920295A (en) * | 1994-07-09 | 1996-02-09 | Uwe Engberts | Device for recording changes in position or movements over short distances |
GB9705105D0 (en) | 1997-03-12 | 1997-04-30 | Brown & Sharpe Limited | Optical surface measurement apparatus and methods |
US20030234351A1 (en) * | 2002-06-25 | 2003-12-25 | Chong-Hin Chee | Brightness independent optical position sensor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1090872B (de) * | 1958-05-21 | 1960-10-13 | Gossen & Co Gmbh P | Lichtkontaktinstrument mit einem oberen und einem unteren Grenzwert zugeordneten lichtelektrischen Zellen |
DE6601355U (de) * | 1959-01-08 | 1969-04-30 | Schenck C Gmbh |
Family Cites Families (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3316547A (en) * | 1964-07-15 | 1967-04-25 | Fairchild Camera Instr Co | Integrating analog-to-digital converter |
US3521072A (en) * | 1967-08-21 | 1970-07-21 | James W Wipson | Variable masking of radiation sensitive areas along x and y axes by pivotally mounted control shaft |
US3502894A (en) * | 1968-05-16 | 1970-03-24 | Us Agriculture | Angle measuring photoelectric transducer with two photocells and electroluminescent source of light |
JPS4415398Y1 (de) * | 1968-11-20 | 1969-07-03 | ||
DE1911956A1 (de) * | 1969-03-10 | 1970-09-24 | Leitz Ernst Gmbh | Fotoelektrische Einrichtung zum beruehrungslosen Bestimmen kleiner Lage- oder Winkelaenderungen von Objekten |
JPS4932653B1 (de) * | 1970-03-14 | 1974-09-02 | ||
JPS4825762B1 (de) * | 1970-06-02 | 1973-07-31 | ||
US3730633A (en) * | 1970-12-31 | 1973-05-01 | Aerotherm Corp | Photometric detector and measuring system |
US3768311A (en) * | 1971-02-08 | 1973-10-30 | Dresser Ind | Motion responsive electrical control apparatus |
US3742233A (en) * | 1971-08-20 | 1973-06-26 | Dresser Ind | Motion displacement transducer |
DE2148696A1 (de) * | 1971-09-29 | 1973-04-05 | Krauss Maffei Ag | Optische einrichtung zum erzeugen eines von der eintauchtiefe eines beweglichen bauteiles in ein messlichtbuendel abhaengigen elektrischen signales |
US3788795A (en) * | 1972-06-05 | 1974-01-29 | E Zeitlin | Pressure operated modulating meter for regulating a flue damper |
US3900738A (en) * | 1973-05-23 | 1975-08-19 | Lockheed Missiles Space | Non-contact measuring gauge |
US3885872A (en) * | 1973-06-12 | 1975-05-27 | Ibm | Digital proximity sensing system |
JPS50113250A (de) * | 1974-02-14 | 1975-09-05 |
-
1976
- 1976-05-10 US US05/684,610 patent/US4109147A/en not_active Expired - Lifetime
-
1977
- 1977-04-05 CA CA275,589A patent/CA1090898A/en not_active Expired
- 1977-04-20 IT IT49035/77A patent/IT1077491B/it active
- 1977-04-22 GB GB16911/77A patent/GB1557441A/en not_active Expired
- 1977-04-25 NL NL7704483A patent/NL7704483A/xx not_active Application Discontinuation
- 1977-04-26 SE SE7704770A patent/SE441785B/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-04-27 CH CH522877A patent/CH619775A5/fr not_active IP Right Cessation
- 1977-04-27 AU AU24632/77A patent/AU505710B2/en not_active Expired
- 1977-05-06 FR FR7713908A patent/FR2351385A1/fr active Granted
- 1977-05-07 ES ES458594A patent/ES458594A1/es not_active Expired
- 1977-05-09 BE BE177396A patent/BE854411A/xx not_active IP Right Cessation
- 1977-05-10 JP JP5363977A patent/JPS52137372A/ja active Pending
- 1977-05-10 DE DE2721491A patent/DE2721491C2/de not_active Expired
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1090872B (de) * | 1958-05-21 | 1960-10-13 | Gossen & Co Gmbh P | Lichtkontaktinstrument mit einem oberen und einem unteren Grenzwert zugeordneten lichtelektrischen Zellen |
DE6601355U (de) * | 1959-01-08 | 1969-04-30 | Schenck C Gmbh |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE441785B (sv) | 1985-11-04 |
SE7704770L (sv) | 1977-11-11 |
IT1077491B (it) | 1985-05-04 |
CH619775A5 (de) | 1980-10-15 |
BE854411A (fr) | 1977-09-01 |
ES458594A1 (es) | 1978-10-01 |
CA1090898A (en) | 1980-12-02 |
US4109147A (en) | 1978-08-22 |
AU505710B2 (en) | 1979-11-29 |
JPS52137372A (en) | 1977-11-16 |
GB1557441A (en) | 1979-12-12 |
NL7704483A (nl) | 1977-11-14 |
FR2351385B1 (de) | 1982-03-19 |
DE2721491C2 (de) | 1986-01-16 |
AU2463277A (en) | 1978-11-02 |
FR2351385A1 (fr) | 1977-12-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2721491A1 (de) | Optische positionsabtastvorrichtung | |
DE3627162C2 (de) | ||
DE2924490A1 (de) | Verfahren und einrichtung zur wolkenhoehenmessung | |
DE3640159C2 (de) | ||
DE2626976C2 (de) | Annäherungssensor | |
DE3237160C2 (de) | ||
DE2133942C3 (de) | Anordnung zur beruhrungslosen Messung der Geschwindigkeit eines Objektes | |
DE2343415A1 (de) | Digitalanzeiger fuer kameras | |
EP2985592A1 (de) | Absorptionsspektrometer und Verfahren zur Messung der Konzentration einer interessierenden Gaskomponente eines Messgases | |
DE3230405A1 (de) | Gasdruck-messschaltung | |
DE3743954A1 (de) | Lichtintensitaetsmessgeraet | |
DE1497557B1 (de) | Registriergeraet zur Messung des zirkularen Dichroismus | |
DE2605345B2 (de) | Piezooptischer Meßumformer | |
DE2606434A1 (de) | Vorrichtung zur messung von kraeften durch optoelektronische bestimmung der verformung von pruefkoerpern | |
DE102011114953A1 (de) | Ursprungsort-Detektionsschaltung | |
DE3713643A1 (de) | Verfahren zur bestimmung der zeitkonstanten von elementen, wie sensoren, messwertaufnehmern, u. ae. und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2435908B2 (de) | Photometer | |
DE102017208723A1 (de) | Radiometrisches messgerät mit zwei szintillatoren und referenzstrahler | |
DE2538275B2 (de) | Lichtschranke | |
DE2736946A1 (de) | Einrichtung zur dichtemessung von gasfoermigen medien | |
DE2328684C3 (de) | Digitale dekadische Anzeigevorrichtung von Meßwerten | |
DE1466222B2 (de) | Verfahren zur erhoehung der einstellgenauigkeit eines ueberlagerungsempfaengers mit digitaler anzeige | |
DE2622223B2 (de) | Schaltungsanordnung zur automatischen Driftstabilisierung einer Einrichtung zur Intensitätsmessung von Kernstrahlung mit einem Strahlungsdetektor und mit einem zwei Integraldiskriminatoren aufweisenden Regelkreis | |
AT315636B (de) | Entfernungsmeßvorrichtung | |
DE1497557C (de) | Registriergerat zur Messung des zirku laren Dichroismus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
8125 | Change of the main classification |
Ipc: G01D 5/18 |
|
8126 | Change of the secondary classification |
Ipc: G01D 5/26 |
|
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: WAGNER, K., DIPL.-ING. GEYER, U., DIPL.-PHYS. DR.R |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition |