DE2721491A1 - Optische positionsabtastvorrichtung - Google Patents

Optische positionsabtastvorrichtung

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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
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    • G01DMEASURING 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
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    • G01L9/0041Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G01L9/0076Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using photoelectric means

Description

DBESSEH INDUSTRIES, INC,
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
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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
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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
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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;
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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.
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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
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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
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.
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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
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
^ enthält,
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
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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
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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.
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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.
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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
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Claims (1)

  1. 272Η9Ί
    PATENTANSPRÜCHE
    Positionsabtastvorrichtung, 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, und
    d) 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 7Ä
    ORIGINAL INSPECTED
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    emittierte 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~
    272U91
    9. 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.
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    272U91
    16. 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 _
    272U91
    22. 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. Meissner
    9847/1O7A
DE2721491A 1976-05-10 1977-05-10 Meßumformer, insbesondere für einen Druckmesser Expired DE2721491C2 (de)

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SE (1) SE441785B (de)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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Publication number Publication date
SE441785B (sv) 1985-11-04
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BE854411A (fr) 1977-09-01
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CA1090898A (en) 1980-12-02
US4109147A (en) 1978-08-22
AU505710B2 (en) 1979-11-29
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DE2721491C2 (de) 1986-01-16
AU2463277A (en) 1978-11-02
FR2351385A1 (fr) 1977-12-09

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