DE2825696C2 - Impulsgenerator mit einem lichtemittierenden Element und mit einem Lichtempfangselement - Google Patents
Impulsgenerator mit einem lichtemittierenden Element und mit einem LichtempfangselementInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Impulsgenerator der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6
genannten Art,
Ein Nachteil dieser bekannten Impulsgeneratoren besteht darin, daß aufgrund der Reflexion bzw. Streuung
des von den lichtemittierenden Elementen abgegebenen Lichtes beim Durchgang durch die Öffnungen hindurch
ein stark verzerrtes Ausgangssignal der Lichtempfangselemente bewirkt wird, das bei der Drehung des mit der
Scheibe gekoppelten Betätigungselementes nur eine begrenzte Anzahl von noch zu unterscheidenden
Impulsen pro Drehwinkel des Betätigungselementes, bzw. Zeiteinheit, am Ausgang der Lichtempfangselemente
zuläßt. Diese Verzerrung des Ausgangssignals sjder Lichtempfangselemente führt zu einer annähernd
"sinusförmigen Signalform, die selbst nach einer bekannten elektronischen Impulsformung zu Unge-Jiauigkeiten
in der Stellungsanzeige des Betätigungselefmentes führt, was insbesondere bei einem raschen
!Wechsel zwischen den Drehrichtungen des Betätigungselementes der Fall ist.
* Aus der US-PS 24 37 608 ist eine Vorrichtung mit lichtemittierenden und lichtempfangenden Elementen
bekannt, die eine Scheibe mit mehreren Öffnungen .'aufweist, die den Einfall des Lichts intermittierend
'unterbricht. Bei dieser bekannten Vorrichtung weist
jede Öffnung mindestens eine konisch zulaufende innere Oberfläche auf.
Aus der US-PS 23 83 321 ist ein anderes optisches System mit lichtemittierenden und lichtempfangenden
Elementen bekannt, wobei das Licht durch stationär angeordnete Öffnungen hindurchtreten kann, die durch
eine verschiebbare Blende abzudecken und freizugeben sind. Die Öffnungen sind dabei konisch derart gestaltet,
daß das Ende der Öffnung, das dem lichtemittierenden Element zugewandt ist, größer ist als das Ende der
Öffnung, das dem lichtempfangenden Element zugewandt ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Impulsgenerator der in den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6
genannten Art so weiterzubilden, daß bereits das Ausgangssignal der Lichtempfangselemente steile Signalflanken
hat.
Bei einem Impulsgenerator der genannten Art ist diese Aufgabe durch die in den Patentansprüchen 1 und
6 angegebene Erfindung gelöst
Das erfindungsgemäße Lösungsprinzip zeichnet sich dadurch aus, daß das von dem lichtemittierenden
Element abgegebene Licht aufgrund der Formgebung' der Öffnung in der Scheibe bzw. aufgrund von zusätzlich
zu der Scheibe vorgesehenen stationären Teilen infolge einer Abschirmung vor dem Auftreffen auf das
Lichtempfangselement gebündelt wird, so daß beim Hindurchlaufen einer Öffnung der Scheibe durch die
optische Achse zwischen dem lichtemittierenden Element und dem Lichtempfangselement ein örtlich bzw.
zeitlich scharf begrenzter Lichtstrahl auf das Lichtempfangselement auftrifft. Das dadurch am Lichtempfangselement
erreichte Ausgangssignal mit steilen Flanken ermöglicht dann auch die Erzeugung einer weit
größeren Anzahl von Impulsen pro Zeiteinheit bzw. pro
Drehwinkel des Betätigungselementes, so daß dessen jeweilige Drehstellung mit einer höheren Auflösung als
beim Stand der Technik angegeben werden kann. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung
ist die Anzahl der pro Drehwinkcl des Betätigungselementes
erzeugten Impulse mit Hilfe eines Übersetzungsgetriebes zwischen dem Betätigungselement und
der Scheibe zu erreichen, so daß dem jeweiligen Drehwinkel des Betätigungselementes ein weit größerer
Drehwinkel der Scheibe zugeordnet ist.
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ausführungsbeispiele eines herkömmlichen und eines erfindungsgemäßen Impulsgenerators werden anhand
der Zeichnung erläutert. Im einzelnen zeigt
F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines herkömmlichen Impulsgenerators,
F i g. 2 einen Zahnradmechanismus für die Drehzahlschritte,
wie er bei dem Impulsgenerator nach der Erfindung verwendet wird, f Fig.3 einen Schnitt du· Jie ScheiHe eines
herkömmlichen Impulsgeneratui a zur Darstellung der
parallelen, radial verlaufenden Form der Seitenwand,
F i g. 4{a) bis 4{c) Beispiele von Schnitten in radialer
Richtung der Scheibe zur Darstellung der Form der Innenwand der Schlitze, v/ie sie bei dem Impulsgenerator
nach der Erfindung verwendet werden,
Fig.5 einen Schnitt der verbesserten Schlitzform, wie sie bei dem Impulsgenerator nach der Erfindung
verwendet wird, und
F i g. 6(a) und 6{b) die Wellenformen der Taktimpulse und der nach oben/nach unten gerichteten Impulse,
wobei die zuerst erwähnte Figur die Zählung in Vorwärtsrichtung und die zuletzt erwähnte Figur die
Zählung in Rückwärtsrichtung darstellen.
Ein herkömmlicher Impulsgenerator hat den in F i g. 1 gezeigten Aufbau. Dabei ist ein Abstimmknopf 1 direkt
so über eine We'Ie mit einer Scheibe 3 verbunden, daß
er fest mit ihr gekoppelt ist und sich mit ihr dreht. Die Scheibe 3 weist mehrere Schlitze oder Öffnungen 2 auf,
die konzentrisch in ihrer Oberfläche ausgebildet sind. Zwei lichtemittierende Elemente 4a und 4b, beispielsweise
lichtemittierende Dioden sind auf einer Seite de .· Scheibe 3 in einigem Abstand von ihr angeordnet. In
ähnlicher Weise sind zwei Lichtempfangselemente 5a und 5b, beispielsweise Phototransistoren, auf der
gegenüberliegenden Seite der Scheibe angeordnet. Das von den Elementen 4a und 4b abgestrahlte Licht
verläuft durch die Schlitze 2 und wird jeweils durch die Elemente 5a und 5b festgestellt Die optische Kopplung so
zwischen den Elementen 4a und 5a sowie zwischen den Elementen 4b und 5b erfolgt bei der Drehung der
Scheibe 3 intermittierend. Die Vorrichtung mit einer solchen Konstruktion erzeugt bei einer Drehung des
Abstimmknopfes 1 nach oben bzw. nach unten verlaufende Impulse sowie Taktimpulse. Die Richtung,
in der die Scheibe 3 gedreht wird, legt fest, ob nach oben
oder nach unten gerichtete Impulse erzeugt werden. Für den Fall, daß nach oben gerichtete Impulse erzeugt
werden, wenn die Scheibe 3 in Richtung gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, sind die Elemente 5a und
5Z? so angeordnet, daß die Phase des Ausgangssignals
des Elementes 5a in bezug auf das Ausgangssignal des Elementes 5b um 90° verzögen ist. In diesem Fall bilden
die Ausgangssignale der Elemente 5a und 5b jeweils nach oben/nach unten gerichtete Impulse bzw. Tak'timpulse.
Entsprechend der Drehrichtung der Scheibe 3 werden zwei Arten von Ausgangswellenformen der
Elemente 5a und 5b erhalten, wie man den F i g. 6(a) und 6(b) entnehmen kann; dabei zeigt F i g 6(a) den Fall der
Zählung in Vorwärtsrichtung, während Fig.6(b) den
Fall der Zählung in Rückwärtsrichtung zeigt Wie man Fig.0(a) entnehmen kann, befindet sich der nach
oben/nach unten verlaufende Impuls bei der Zählung in Vorwärtsrichtung immer dann auf einem hohen Pegel,
wenn der Taktimpuls seinen Pegel von einem niedrigen auf einen hohen Wert ändert. Umgekehrt befindet sich
bei der Zählung in Rückwärtsrichtung' der nach oben/nach unten verlaufende Impuls immer dann auf
einem niedrigen Pegel, wenn der Taktimpuls seinen Pegel von einem niedrigen auf einen hohen Wert ändert,
wie in F i g. 6(b) dargestellt ist.
Ein Impulsgenerator mit dem beschriebenen Aufbau hat jedoch verschiedene Nachteile. Einer dieser
Nachteile ist, daß die Zahl der in bezug auf eine Drehung des Abstimmknopfes erzeugten Impulse relativ klein ist.
Außerdem kommt es zu Funktionsstörungen des Zählers, d. h., in vielen Fällen arbeitet der Zähler nicht
■einwandfrei; diese Störungen sind insbesondere darauf !zurückzuführen, daß es zu Instabilitäten in der Funktion
(des Zählers kommt, die durch die Form der Innenwand des Schlitzes bedingt sind, wie es in F i g. 3 dargestellt ist.
Da die Fläche des Lichtflecks auf der Scheibe 3, der von dem lichtempfangenden Element empfangen wird, viel
,größer als die Fläche des Schlitzes ist, trifft ein Teil des
emittierten Lichtes auf die innere Wand des Schlitzes auf, so daß das daran reflektierte Licht in das
Lichtempfangselement eindringt Da andererseits die Lichtempfangsfläche in dem Lichtempfangselement
igrößer als die Fläche des Schlitzes ist, fällt sogar dann Licht auf das Lichtempfangselement, wenn der Schlitz
etwas verschoben wird. Dadurch wird unerwünschtes Licht von den Elementen 5a und/oder 5b aufgenommen,
deren Ausgangssignale so erzerrt werden, daß der Übergangspunkt des Ausgangspegels von einem niedrigen
zu einem hohen Wert und umgekehrt glatt und 'gleichmäßig ansteigt oder fällt, ähnlich einer sinusförmigen
We.ienform. Aufgrund der Form der Innenwand des Schlitzes, die parallel zu der optischen Achse
ausgebildet ist, kann deshalb die Unterbrechung bzw. der Durchgang des Lichtes durch diese Scheibe nicht
mit den gewünschten, scharfen Übergängen durchgeführt werden.
Anhand der Fig.2 wird ein Getriebe- bzw. Zahnrad-Mechanismus für die Drehzahlschritte beschrieben.
Ein Abstimmknopf 1 ist an einem Ende einer ersten Welle 81 angebracht, an deren anderem Ende ein
erstes Zahnrad 91 befestigt ist. Das erste Zahnrad 91 ist mit einem zweiten Zahnrad 92 in Eingriff, Gas lose an
einer zweiten Welle 82 befestigt ist, die parallel zu der ersten Welle 81 verläuft; dabei ist die Zahl der Zähne
des zweiten Zahnrades 92 kleiner als die der Zähne des ersten Zahnrades 91. Ein einstückig mit dem zweiten
Zahnrad 92 ausgebildetes, drittes Zahnrad 93 ist mit einem vierten Zahnrad 94 in Eingriff, das iose auf der
Welle 81 befestigt ist; dabei ist die Zahl dtr Zähne des
vierten Zahnrades 94 kleiner als die Zahl der Zähne des
dritten Zahnrades 93.
Ein fünftes Zahnrad 95 ist einstückig mit dem vierten Zahnrad 94 ausgebildet und mit einem sechsten Zahnrad
96 in Eingriff, das wiederum einstückig mit der Scheibe 3 ausgebildet ist Die Scheibe 3 und das sechste Zahnrad
96 sind lose auf der z-:ehen Welle 82 befestigt; die Zahl
der Zähne des sechsten Zahnrades 96 ist kleiner als die der Zähne des fünften Zahnrades 95.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Impulsgenerator mit einem lichiemittiirenden
Element und mit einem Lichtempfangselement, die auf gegenüberliegenden Seiten einer Scheibe mit
mehreren Öffnungen angeordnet sind, und mit einem drehbaren, mit der Scheibe gekoppelten
Betätigungselement, so daß eine Drehung des Betätigungselementes eine Drehung der Scheibe
bewirkt, um den Einfall des Lichtes von dem lichtemittierenden Element auf das Lichtempfangselement
intermittierend zu unterbrechen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (2) mindestens eine konisch zulaufende, innere
Oberfläche hat, so daß das Ende der Öffnung (2), das ι s dem lichtemittierenden Element (4a, 4b) zugewandt
ist, größer als das Ende der Öffnung (2) ist, das dem Lichtempfangselement (5a,5L)zugewandt ist.
2. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Öffnung (2) radial
• verlaufende Seitenoberflächen hat, von denen eine
'■■?;; im wesentlichen parallel zu einer optischen Achse ;
',· zwischen dem lichtemittierenden Element (4a, 4b) " und dem Lichtempfangselement (5a, 5b) ist, während
die andere wenigstens teilweise schräg in bezug auf ι diese Achse verläuft.
,;-
3. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite einen ersten,
' ichräg zu der Achse verlaufenden Bereich, der sich zu der Oberfläche der Scheibe (3) in der Nähe des
lichtemittierenden Elementes (4a, 5b) erstreckt, und einen zweiten, im wesentlichen zu der Achse ■
parallelen Bereich enthält, der zu der Oberfläche der '·, Scheibe (3) in der Nähe des Lichtempfangselementes
(5a, 5b) verläuft.
4. Impulsgenerator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte andere Oberfläche
(7a) schräg zu der Achse verläuft.
5. Impulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch 'gekennzeichnet, daß jede Öffnung (2) zwei radial
»verlaufende Seitenoberflächen !iat, die beide schräg
zu der optischen Achse zwischen dem lichtemittierenden Element (4a, 4b) und dem Lichtempfangselement
(5a,5£^verlaufen.
6. Impulsgenerator mit einem lichtemittierenden Element und mit einem Lichtempfangselement, die
auf gegenüberliegenden Seiten einer Scheibe mit mehreren Öffnungen angeordnet sind, und mit
einem drehbaren, mit der Scheibe gekoppelten Betätigungselement, so daß eine Drehung des
Betätigungselementes eine Drehung der Scheibe bewirkt, um den Einfall des Lichtes von dem
lichtemittierenden Element auf das Lichtempfangs-
• element intermittierend zu unterbrechen, gekennzeichnet
durch ein erstes und ein zweites stationäres Teil (31, 32) zwischen der Scheibe (3) und dem
lichtemittierenden Element (4) bzw. zwischen der Scheibe (3) und dem Lichtempfangselement (5) mit
Öffnungen (21, 22), die auf der optischen Achse zwischen dem lichtemittierenden Element (4) und
dem Lichtempfangselement (5) ausgerichtet sind und eine kleinere Breite als die Öffnungen (2) der
Scheibe (3) haben, wobei die Breite der Öffnungen (2,21,22) als die Abmessung in Unifangsrichtung der
Scheibe (3) definiert ist
7. Impulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Knopf (1) mit
der Scheibe (3) durch einen Zahnrad-Antriebsmechanismus gekoppelt ist, durch den die Scheibe (3)
mehr als eine Umdrehung für jede Umdrehung des Knopfes (1) gedreht wird.
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Publications (2)
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ID=27302263
Family Applications (1)
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| GB (1) | GB2001165B (de) |
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