DE2900295C2 - Fotoelektrischer Impulsgeber - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen fotoelektrischen Impulsgeber mit zwei jeweils mit Strichblenden versehenen und im Strahlengang einer aus Lichtquelle und Empfänger bestehenden Lichtschranke hintereinander angeordneten Blendenelementen, von denen das eine bewegbar ist und das andere feststeht, und die Abstände und die öffn igen der Strichblenden des der Lichtquelle fernen'Blendenelementes größer sind als diejenigen des der Lichtquelle naheliegenden Blendenelementes, so daß im Bereich des Empfängers die von den τ; Strichblenden des nahen Blende«elementes durchgelassene Lichtmenge ungehindert auch durch die dem Strahlengang angepaßten Strichblenden des fernen Blendenelementes gelangt

AIs Blendenelemente können Blendenscheiben oder Blendenlineale verwendet werden. Die Strichblende ist dabei als öffnung oder transparent ausgebildet

Ein derartiger fotoeiektrischer Impulsgeber ist beispielsweise in der DE-AS 24 50 186 beschrieben. Bei dieser bekannten Anordnung sind eine rotierende Scheibe und ein feststehendes Scheibensegment als Blendenelemente vorgesehen, die jeweils mit einem Sirichraster gleicher Teilung versehen sind. Die Geometrie des Strahlenganges der Lichtschranke ist dabei für paralleles Licht ausgelegt Die Teilung des Strichrasters ist so ausgelegt daß nur die achsnahe Strahlung der Lichtschranke den Empfänger erreicht Aufgrund dieser relativ großen Blendenteilung (Strichraster) ist die Zahl der erzeugten Impulse je Scheibenumdrehung gering.

Da aber in besonderen Anwendungsgebieten, beispielsweise zur Wegbestimmung und Positionierung von Druckwerken in Büromaschinen oder zur Geschwindigkeitssteuerung, kleine Scheibendurchmesser erwünscht sind, werden Strichraster mit kleinem Abstand und kleiner Öffnung der einzelnen Blenden verwendet Die fotoeleklrischen Empfänger reichen dabei konstruktionsbedingt über mehrere Blenden, Ein derartiger fotoelektrischer Impulsgeber ist in F ί g, 1 dargestellt Wie hieraus ersichtlich, werden die von der Lichtquelle 1 ausgesandten und von den Blenden des vorderen Blendenelementes 2 durchgelassenen Strahlen Von den Blenden des feststehenden hinteren Blendenele^ mentes 3 reduziert, so daß die volle. Lichtenergie nicht zum Empfänger 5 gelangt. Je kleiner aber der Abstand der Lichtquelle zur vorderen Scheibe ist, desto geringer ist die durchgelassene Strahlungsenergie.

Um die Lichtquelle nahe an die vordere Scheibe heranzubringen, hat man zwischen Scheibe und Lichtquelle ein Linsensystem (Kondensor) angeordnet, das ein paralleles Licht über mehrere Rasterteilungen (Blenden) ermöglicht Dadurch wird eine Erhöhung der auf dem Empfänger auftreffenden Lichtmenge erreicht Eine solche Anordnung ist in F i g. 2 dargestellt

Aus der DE-PS 7 09 029 ist außerdem ein Blendensystem der eingangs angeführten Gattung bekannt, wohei die von einer punktförmigeri Lichtquelle ausgehenden Strahlen durch ein Linsensystem (Kondensor) parallelisiert werden, und wobei zwischen der feststehenden und der rotierenden Blendenscheibe ein weiteres Linsensystem angebracht ist, das es erlaubt, die Schlitze auf der feststehenden Blendenscheibe größer oder kleiner auszubilden als die Schlitze auf der rotierenden Scheibe.

Diese Anordnungen weisen Nachteile auf. So ist bei der zuerst genannten bekannten Anordnung die Lichtquelle relativ weit von den Blendenscheiben anzuordnen, was sich nachteilig auf die von dem Empfänger empfangene Lichtenergie auswirkt. Bei der zweiten Anordnung kann die Lichtquelle zwar näher an die Scheiben herangebracht werden, die Verwendung eines Kondensors bedingt aber immer noch einen relativ großen Abstand. Außerdem besteht die Gefahr, daß der Kodensor infolge elektrostatischer Aufladung verschmutzt und bei Verwendung einer Kunststofflinse eine temperaturbedingte Eintrübung eintritt Die letztgenannte Blendenanordnung weist neben einem Kondensor, der leicht verschmutzen kann, zwei weitere Linsensysteme auf. die ebenfalls dazu führen, daß die Lichtquelle relativ weit von den Blendenscheiben angeordnet ist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fotoelektrischen Impulsgeber zu schaffen, bei dem die Lichtquelle sehr nahe dem vor leren Blendenelement angeordnet werden kann, ohne dabei zusätzliche Linsensysteme verwenden zu müssen. Der Impulsgeber soll dadurch eine gedrungene Bauweise erhalten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das ferne Blendenelement unter Verzicht auf jede Art von Linsensystemen dem Strahlengang angepaßt ist

Bei einem derart ausgebildeten fotoelektrischen Impulsgeber kann die auf dem Empfänger auftreffende Lichtenergie wesentlich erhöht werden. In einer entsprechenden Versuchsanordnung wurden Ausgangsspannungen am Empfänger gemessen, die etwa 25% größer waren als bei den eingangs genannten bekannten Systemen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert Es zeigen

F i g. 1 und 2 bekannte fotoelektrische Impulsgeber mit und ohne Linsensystemen,

F i g. 3 den Strahlengang bei einer Anordnung gemäß der Erfindung,

F i g. 4 den prinzipmäßigen Aufbau eines mit Blendenscheiben ausgerüsteten fotoelektrischen Impulsgebers gemäß der Erfindung und

Fig,5 die Draufsicht einet' bei der Anordnung nach F i g. 4 Verwendeten feststehenden Blendenscheibe.

Bei dem gewählten AusFührungsbeispiel ist eine Anordnung mit Blendenscheiben als Blendenelemente vorgesehen, bei dem die Lichtstrahlen durch die

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strichförmigen Blenden der bewegten (rotierenden) Scheibe hindurchgeht Die Blenden selbst können als öffnungen oder nur transparent ausgebildet sein.

Als Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels ist es auch möglich, Scheiben mit unendlichem Radius, also Blendenlineale zu verwenden, wobei das vorderste Lineal hin- und herbewegt wird.

Weiterhin ist es möglich, das bewegbare Blendenelement (Scheibe oder Lineal) nicht mit durchlässigen Blenden, sondern mit reflektierenden Blenden zu versehen. In diesem Falle würde dann das der Lichtquelle ferne Blendenelement geometrisch nicht hiMer dem bewegbaren Blendenelement, sondern schräg seitlich davor im reflektierten Strahlenbereich angeordnet sein. Die im folgenden beschriebene Wirkungsweise des dargestellten Ausführungsbeispiels trifft analog auch für die anderen genannten Anordnungen zu.

In den Figuren ist das Ausführungsbeispiel in stark vergrößertem Maßstab dargestellt. So beträgt z. B. der Abstand der beiden Scheiben 2 und 3 nur etwa 0,5 mm.

Die von einer als punktförmig gedachten Lichtquelle

1 ausgehenden Strahlen treffen gemäß F i j. I direkt auf die rotierende Blendenscheibe 2. Diese Blendenscheibe

2 besitzt an ihrem Umfang in bekannter Weise strichförmige Blenden, deren öffnungen a gleich sind und radial angeordnet sind. Hinter der rotierenden Blendenscheibe 2 ist eine feststehende Blendenscheibe 3 angeordnet, die ebenfalls strichförmige Blenden besitzt, die radial angeordnet sind. Anstelle einer runden Scheibe 3 kann auch ein Scheibensegment verwendet werden, dessen Größe dem verwendeten Empfänger 5 entspricht Der Empfänger 5 ist als Fotoelement ausgebildet und erzeugt einen Ausgangsimpuls, sobald er von den Strahlen der Lichtquelle 1 mit vorbestimmter Lichtenergie beaufschlagt wird. Lichtquelle, Strahlengang und Empfänger 5 werden auch als sogenannte Lichtschranke bezeichnet

In den Strahlengang kann, wie es in F i g. 2 dargestellt ist ein Linsensystem angeordnet werden, das die von der Lichtquelle 1 ausgehenden Strahlen parallelisiert. Die Blendeneinteilung der rotierenden Scheibe 2 und der feststehenden Scheibe 3 sind gleich. Liegen die Öffnungen a beider Scheiben übereinander, so werden die Lichtstrahlen von beiden Scheiben durchgelassen. Wie ohne weiteres ersichtlich, ist die Lichtenergie, die durch die Scheiben 2 und 3 hindurchgeht und auf den Empfänger 5 auftrifft, bei der Anordnung nach Fig.2 wesentlich größer als bei der Anordnung nach Fig. 1. Bei der letztgenannten Anordnung wird ein großer Teil der achsfernen Strahi .,ng durch die lichtundurchiässigen Ränder der Blendenöffnungen a der Scheibe 3 abgeha'ten. Demnach wird nur ein relativ geringer Teil der Lichtenergie außerhalb der Strahlenachse zum Empfänger 5 gelangen.

Bei der Anordnung nach F i g. 3 ist die Blendenteilung der feststehenden Blendenscheibe 3 von der Blendenteilung der Blendenscheibe 2 unterschiedlich. Die Öffnungen a' und die Abstände ti der Blende der feststehenden Scheibe 3 sind größer als die Öffnungen a und die Abstände b der Blenden der rotierenden Scheibe 2. Die Maße der öffnungen a' und der Abstände D sind dabei dem von den öffnungen a der Scheibe 2 durchgelassenen Strahlengang angepaßt Je näher die Lichtquelle 1 an die rotierende Scheibe 2 herangelegt wird, desto größer muß der Abstand ti und die öffnung a' sein.

Bei gleichen Öffnungen a und gleichen Abständen b der vorderen Scheibe 2 ergeben sich auch untereinander verschiedene öffnungen a' und Abstände ti in Abhängigkeit ihrer Entfernungen von der optischen Achse O. Dies ist in der F i g. 3 durch die verschiedenen Bezeichnungen a'a, a'\... bzw. tio, b\ ... ausgedrückt Dementsprechend sind die Anfänge und Enden der Öffnungen a' mit A₀, A₁...bzw. 5b, B\...bezeichnet Die Abstände (Strecken) dieser Punkte von der optischen Achse unterliegen folgenden mathematischen Bedingungen:

OAn

OBn = (" + -) ' α+ (11 +I)

X+y	x+y
X ..]	χ

Dabei sind:

π = Ordnungszahl der öffnungen bzw. der Abstände von der optischen Achse. Dabei ist π > 0 und ganzzahlig.

a = geometrisches Maß \r Öffnungen «·? der vorderen Scheibe.

b = geometrisches Maß des Abstandes b der vorderen Scheibe.

χ = Abstand der Lichtquelle von der vorderen Scheibe.

y — Abstand der beiden Scheiben voneinander. Er ist fertigungstechnisch und funktionell bedingt.

Die Größe einer öffnung a' bzw. des Abstandes ti ergibt sich aus der Formel:

dn = OAn - OB(n-l) b'n = OBn - ÖÄn

Der Abstand ζ des fotoelemehtes 5 der feststehenden Scheibe 3 ist konstruktionsbedingt und sollte möglichst klein gehalten werden, um die auftreffende Lichtenergie so groß wie möglich zu halten.

Die F i g. 4 stellt einen Schnitt durch eine konstruktive Ausbildung des fotoelektrischen Impulsgebers dar, dessen Strahlengang in F i g. 3 beschrieben wurde. In einem Gehäuse 10 ist zentrisch ein Antrieb 7 für die rotierende Blendenscheibe 2 gelagert. Fest auf dem inneren Teil dieses Gehäuses 10 ist auf Bcfestigungssüften 8 und 9 die feststehende Blendervscheibe 3 eingespannt Diese feststehende Blendenscheibe 3 hat die in F i g. 5 dargestellte Ausbildung. Mit ihren Öffnungen 13 wird sie über die Stifte 8 und 9 gelegt. Im Bereich der Blenden 12 ist im Gehäuse 10 der Empfänger 5 befestigt Ihm gegenüber ist im Deckel Hl des Impulsgebeis die Lichtquelle 1 angeordnet

Die rotierende Scheibe 2 besitzt auf ihrem gesamten Umfange Blendenöfmungen a in bekannter, nicht näher dargestellter Weise. Die feststehende Scheibe 3 dagegen weist nur im Bereich 12 der Lichtquelle 1 einige Blendenöffnungen ä auf. Bei der in F i g. ti dargestellten festen Blendenscheibe 3 sind sechs derartige Bereiche 12 eingezeicnnet Dies bedeutet, daß der in Fig.4 dargestellte f^toelektrische Impulsgeber mit sechs Lichtquellen 1 und ihnen gegenüber angeordneten sechs Empfängern 5 ausgestattet ist. Damit können an sechs Verschiedenen Stellen des impulsgebergChäuses Impulse abgegeben werden. Durch entsprechende Ansteuerung der einzelnen Empfänger 5 kann damit nicht nur eine Positionierung, sondern auch eine Geschwindigkeitssteuerung des Druckkopfes in Buchungsmaschinen durchgeführt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

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   Patentanspruch:

   Fotoelektrischer Impulsgeber mit zwei jeweils mit Strichblenden versehenen und im Strahlengang einer aus Lichtquelle (1) und Empfänger (5) bestehenden Lichtschranke hintereinander angeordneten Blendenelementen (2, 3), von denen das eine bewegbar ist und das andere feststeht, und die Abstände (b') und die öffnungen (&') der Strichblenden des der Lichtquelle (1) fernen Blendenelementes (3) größer sind als diejenigen (a, b) des der Lichtquelle (1) näherliegenden Blendenelementes (2), so daß im Bereich des Empfängers (5) die von den Strichblenden des nahen Blendenelementes (2) durchgelassene Lichtmenge ungehindert auch durch die dem Strahlengang angepaßten Strichblenden des fernen Blendenelementes (3) gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß das ferne Blendenelement (3) unter Verzicht auf jede Art von Linsensv Sternen dem Strahlengang angepaßt ist.