DE2909735B2

DE2909735B2 - Optischer Impulsgeber

Info

Publication number: DE2909735B2
Application number: DE19792909735
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 7530 Pforzheim Gaissert
Original assignee: Becker Autoradiowerk GmbH
Current assignee: Becker Autoradiowerk GmbH
Priority date: 1979-03-13
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2909735A1

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Impulsgeber für die Drehzahlübtfwachung eines um eine Achse rotierenden Teils, mit einer Lichtquelle, wenigstens einem mit dem rotierenden Teil drehfest verbundenen Reflektorelement und mit einem lichtempfindlichen Abtaster, dessen Empfängerachse im wesentlichen parallel zur Senderachse der Lichtquelle ist, wobei der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl während der Drehbewegung des Reflektoretements periodisch auf dieses fällt und von diesem zu dem lichtempfindlichen Abtaster hin im wesentlichen parallel zurückreflektiert wird.
Ein optischer Impulsgeber der oben beschriebenen Art ist bereits aus der DE-PS 841 274 bekannt Auf einer rotierenden Scheibe, deren Drehzustand überwacht wird, sind ebene Reflektorelemente aufgebracht, die mit in eine andere Richtung reflektierenden ebenen Reflektorflächen abwechseln. Die Lichtquelle richtet einen Lichtstrahl auf diese in abwechselnde Richtungen reflektierenden Reflektoroberfläche der rotierenden Scheibe, so daß der Lichtstrahl, wenn er auf ein Reflektorelement fällt, praktisch in der Einfallsrichtung zurückreflektiert wird. Dieser reflektierte Lichtstrahl wird von einem lichtempfindlichen Abtaster aufgefangen, der hinter der Lichtquelle angeordnet ist. Ein derartiger optischer Impulsgeber hat gegenüber mechanischen Impulsgebern, die mit Schleifkontakten arbeiten (vgl. z.B. DE-PS 14 99 944), den Vorteil der praktisch völligen Verschleißfreiheit

Bei zahlreichen Anwendungsfällen von optischen Impulsgebern steht nur ein sehr begrenzter Raum für die Unterbringung derselben zur Verfügung. Dies ist z. B. bei Kassetten-Tonbandgeräten der Fall, bei denen die Drehzahlüberwachung der Auf- und Abwickelspulen zwar äußerst wichtig ist, jedoch stets auf eine gedrängte Bauweise geachtet wird, um die Vorteile der Verwendung von platzsparenden Kassetten voll auszuschöpfen. Dies gilt besonders bei Kaüsetten-Tonbandgeräten, die

(i5 neben einer Vielzahl von anderen Aggregaten in einem vorgegebenen Volumen untergebracht werden müssen, z. B. bei Autoradios mit eingebautem Kassetten-Tonbandgerät. Der vorstehend beschriebene, bereits vorge-

schlagene optische Impulsgeber beansprucht relativ viel Raum, weil zur Vermeidung einer gegenseitigen Beschattung von Lichtquelle und Abtaster diese in größerem Abstand voneinander angeordnet werden müssen; daher ist der bekannte optische Impulsgeber für eine gedrängte Bauweise ungeeignet

Aufgabe der Erfindung ist es, einen optischen Impulsgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, der ihöglichsl raumsparend verwirklicht werden kanr. und daher auch /Or eine gedrängte Bauweise geeignet ist

Diese Aufgabe wird durch einen optischen Impulsgeber der eingangs genannten Art gelöst der gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß das Reflektorelement eine solche Oberflächenkrümmung aufweist daß der einfallende Lichtstrahl von der Refiektoroberfläche nach zweimaliger Reflexion seitlich versetzt im wesentlichen parallel zurückreflektiert wird.

Um zu erreichen, daß das Reflektorelement den einfallenden Strahl parallel zurückreflektiert kann das Reflektorelement verschiedene Formen aufweisen. Gemäß besonders vorteilhaften Aüsführungsformen der Erfindung weist das Reflektorelemenl eine im Schnitt längs einer den einfallenden Strahl und den reflektierten Strahl enthaltenden Ebene eine zumindest angenähert parabelförmige, hyperbelförmige oder kreisförmige Krümmung auf. Vorteilhaft ist aber auch ein Reflektorelement mit zwei im wesentlichen ebenen, aufeinander senkrechten Reflektorflächen.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Reflektorelement am Umfang eines scheibenförmigen Teils angeordnet, das z. B. mit der Bandaufwickelspule oder Bandabwickelspule eines Kassetten-Tonbandgerätes drehfest verbunden ist Besonders günstig ist die Anordnung einer Vielzahl von Reflektorelementen am Umfang eines solchen scheibenförmigen Teils, so daß bei jeder Umdrehung eine Mehrzahl von Impulsen erzeugt wird. Das scheibenförmige Teil zeigt dann in etwa die Gestalt eines Drehsternes oder Rades.

Der erfinoungsgemäße optische Impulsgeber läßt sich äußerst platzsparend aufbauen. Besonders vorteilhaft ist die Anordnung der Lichtquelle unmittelbar neben dem optischen Abtaster und parallel zu diesem auf einer gedruckten Schaltungsplatine. Diese Anordnung ist nicht nur äußerst platzsparend, sondern darüber hinaus auch konstruktiv besonders einfach und kostengünstig, weil zusätzliche Zuleitungen eingespart werden und die Justierung und Halterung der Lichtquelle und des lichtempfindlichen Abtasters entfallen können.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Von den Figuren zeigt

F i g. 1 einen optischen Impulsgeber der bekannten Art,

Fig.2 eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen optischen Impulsgebers,

F i g. 3 eine Ansicht entsprechend F i g. 2, jedoch mit einer anderen Drehstellung des Reflektorelements,

Fig.4—6 schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsformen des optischen Impulsgeber nach der Erfndung.und

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer Anwendung des optischen Impulsgebers nach der Erfindung '>"< bei einem Kassetten-Tonbandgerät.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten optischen Impulsgeber der bekannten Art wird e. ic kreisförmige Scheibe 1 von einer nur teilweise dargestellten Welle 2 angetrieben und weist auf einer ihrer Stirnseiten kreissektorförmige Elemente auf, die abwechselnd als reflektierende Elemente 3 und nicht reflektierende Elemente 4 ausgebildet sind. Eine Lichtquelle 5 richtet einen Lichtstrahl auf die Stirnfläche der Scheibe 1; wenn dieser Lichtstrahl auf ein Reflektorelement 3 fällt so wird er von diesem zu einem optischen Abtaster 6 hin reflektiert der unter einem Winke! zu der Lichtquelle 5 angeordnet ist

Wegen der bei diesem optischen Impulsgeber zwangsläufigen schrägen Anordnung von Lichtquelle und optischem Abtaster zueinander ist ein gedrängter Aufbau nicht möglich. Daher eignet sich dieser optische Impulsgeber z. B. schlecht für den Einbau in Kassetten-Tonbandgeräte, die in einem geringen Volumen untergebracht werden müssen.

Die in Fig.2 schematisch gezeigte erste Ausführungsform der Erfindung besteht aus einer Lichtquelle 7, einem lichtempfindlichen Abtaster 8 und einer Mehrzahl von Reflektorelementen 9, die :m Umfang einer roüerenden Scheibe IG angeordnet sind nie rotierende Scheibe 10 ist z.B. mit der Bandaufwickelspule bzw. Bandabwickelspule eines Kassetten-Tonbandgerätes fest verbunden und dreht sich mit dieser. Die Reflektcelemente 9 sind in. Draufsicht auf die Scheibe 10 annähernd parabelförmig. In der in F i g. 2 gezeigten Drehstellung der Scheibe 10 ist die Symmetrieachse eines gekrümmten Reflektorelements 9a parallel zu der Senderachse der Lichtquelle 7 und zu der Empfängerachse des lichtempfindlichen Abtasters 8. Der einfallende Ljchtstrahl 11 trifft an einer mit 12 bezeichneten Stelle auf das Reflektorelement 9a, wo die Tangente an diesem Punkt unter 45° zu dem einfallenden Strahl 11 geneigt ist Folglich wird der einfallende Strahl unter einem Winkel von 90° reflektiert trifft an der mit 13 bezeichneten Stelle wieder auf die Oberfläche des Reflektorelements 9a und wird dort wegen der achsensymmetrischen Ausbildung des Refleku;relements als zu dem einfallenden Strahl 11 paralleler auslaufender Strahl 14 zurückreflektiert Dieser zurückrefle'aierte Strahl 14 fällt auf den lichtempfindlichen Abtaster 8.

Bei der in Fig.3 gezeigten Winkelstellung der Scheibe 10 fällt der einfallende Lichtstrahl 11 auf eine Stelle. 15 des Reflektors 9a, die sich ungefähr an der tiefsten Stelle desselben befindet Folglich wird der Lichtstrahl als ausfallender Lichtstrahl 14' in eine solche Richtung reflektiert, daß er den lichtempfindlichen Abtaster 8 nicht erreichen kann.

Bei der Drehbewegung der Scheibe 10 bzw. der an ihrem Umfang angeordneten Reflektorelemente 9 fängt der lichtempfindliche Abtaster 8 periodisch Lichtimpulse auf die er in elektrische Impulse umsetzt Die Lichtimpulse und elektrischen Impulse sind von relativ kurzer Dauer, da der Winkelbereich für die Erzeugung eines Impulses relativ klein ist Folglich erzeugt der lichtempfindliche Abtaster 8 eine Impulsserie aus relativ scharfen aufeinanderfolgenden Impulsen, deren Lage wohl definiert ist

Bei der in F i g. 4 gezeigten Ausführungsform sind die Reflektorelemente 9 an der Umfangsfläch? der rotierenden Scheibe 10 angeordnet.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform sind die Reflektorelemente 9 in die Stirnfläche der rotierenden Scheibe 10 eingelasseil.

Bei der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform sind die Reflektorelemente 9 am Umfang der Scheibe 10 derart

angeordnet, daß ihre Symmetrieachsen jeweils zur Achse, um die die Scheibe tO sich dreht, geneigt sind. Folglich sind auch der einfallende Lichtstrahl und der zurückreflektierte Lichtstrahl unter demselben Winkel zur Rotationsachse geneigt.

Neben den in der Zeichnung gezeigten Formen der Reflektorelemente ist auch eine Form möglich, die im Schnitt längs der den einfallenden Strahl 11 und den zurückreflektierten Strahl 14 enthaltenden Ebene kreisförmig oder piarabelförmig ist. Die Reflektorelemente können aber auch aus zwei im wesentlichen ebenen und aufeinander senkrechten Reflektorflächcn gebildet sein. Die Stelle 12, wo der einfallende Strahl 11 bei der gewünschten Drehstellung der Scheibe 10 auf der Reflektorfläche 9a aufteffen soll, wird durch geeignete Anordnung der Lichtquelle 7 so gewählt, daß an dieser Stelle die Tangente an die Krümmung des Reflektorelements um etwa 45° gegenüber dem einfallenden Strahl geneigt ist. Dadurch ist dann pp währ Ip Kl pl_# Haft Hp r aiiifallpndp .Strahl f 4 na rs I IpI ynrn einfallenden Strahl 11 zurückreflektiert wird.

Als Lichtquelle ist besonders eine Lumineszenzdiode bzw. Leuchtdiode geeignet, die im sichtbaren oder infraroten Bereich arbeiten kann. Als lichtempfindlicher Abtaster ist besonders ein Phototransistor oder eine Photodiode geeignet, die im selben Frequenzgebiet arbeitet wie die zugehörigen Lumineszendiode.

Die die Lichtquelle 7 und den lichtempfindlichen Abtaster 8 bildenden elektrischen Bauteile werden bei einer bevorzugten Ausführungsform parallel nebeneinander auf einer gemeinsamen Trägerplatte angeordnet. bei der es sich vorzugsweise um eine gedruckte Schaltungsplatine handelt, so daß separate Zuleitungen entfallen können. Auch die Justierung der optischen Elemente bereitet so keinerlei Schwierigkeiten.

F i g. 7 zeigt die Anwendung der in den F i g. 2 und ; gezeigten Ausführungsform des optischen Impulsgeber: bei einem Kassetten-Tonbandgerät, für das zwe optische Impulsgeber vorgesehen sine!, näf.lich circr füi die Aufwickelspule und der andere für die Abwickelspu Ie des Tonbandes. Als Lichtquelle ist jeweils eini Lumineszenzdiode und als optischer Abtaster jeweil· ein Phototransistor vorgesehen. Die Lichtquellen 7 sine jeweils mit ihrem einen Anschluß mit Masse und übei ihren anderen Anschluß jeweils über einen Vorwider stand /? 1 bzw. R 2 mit einer Spannungsquelle +1 verbunden. Aus der .Spannungsquelle + V werden dit Lichtquellen mit Energie versorgt. Die als Phototransi stören ausgebildeten optischen Abtaster 8 sind mi ihrem einen Anschluß an Masse und über ihren anderci Anschluß jeweils an einen Eingang 16' bzw. 16 eine nachgeschalteten Impulsformers angeschlossen. Übei einen Vorwiderstand R 3 bzw. R 4 werden die Abtastei

V mil rinpi

Polarisationsspannung gespeist. Die von den lichtemp findlichen Abtastern 8 an den Eingangsanschlüssen 16 bzw. 16 erzeugten elektrischen Impulse werden übei einen Koppelkondensator CX bzw. C2 dem Eingang

.¹J einer invertierenden Verstärkerslufe 17 bzw. If zugeführt, die eine hohe Verstärkung aufweist unc daher aus den von den optischen Abtastern 8 gelieferter elektrischen Signalen Impulse wohldefinierter Forrr und Amplitude bildet. Das am Ausgang des Verstärker·

in 17 bzw. 18 verfügbare Impulssignal kann dann in einei nicht dargestellten Schaltungsanordnung weiterverar beitet werden, um geeignete Steuerungsvorgänge auszulösen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Optischer Impulsgeber für die Drehzahlüberwachung eines um eine Achse rotierenden Teils, mit einer Lichtquelle, wenigstens einem mit dem rotierenden Teil drehfest verbundenen Reflektorelement und mit einem lichtempfindlichen Abtaster, dessen Empfängerachse im wesentlichen parallel zur Senderachse der Lichtquelle ist, wobei der von der Lichtquelle ausgesandte Lichtstrahl während der Drehbewegung des Reflektorelements periodisch auf dieses fällt und von diesem zu dem lichtempfindlichen Abtaster hin im wesentlichen parallel zurückreflektiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) eine solche Oberflächenkrümmung aufweist, daß der einfallende Lichtstrahl von der Reflektoroberfläche nach zweimaliger Reflexion seitlich versetzt im wesentlichen parallel zurückreflektiert wird.

2. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektörelenient (9) eine im Schnitt längs einer den einfallenden Strahl (11) und den reflektierten Strahl (14) enthaltenden Ebene eine zumindest angenähert parabelförmige Krümmung aufweist

3. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) eine im Schnitt längs einer den einfallenden Strahl (11) und den reflektierten Strahl (14) enthaltenden Ebene eine zumindest angenähert hyperbelförmige Krümmung aufweis'

4. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reriektorerement (9) eine im Schnitt längs einer den einfallenden Strahl (11) und den reflektierten Strahl (14) enthaltenden Ebene eine zumindest angenähert kreisförmige Krümmung aufweist

5. Impulsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) eine im Schnitt längs einer den einfallenden Strahl (11) und den reflektierten Strahl (14) enthaltenden Ebene zwei im wesentlichen ebene und aufeinander senkrechte Reflektorflächen aufweist.

6. Impulsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) am Umfang eines scheibenförmigen Teils (10) angeordnet ist

7. Impulsgeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Reflektorelementen (9) am Umfang des scheibenförmigen Teils (10) angeordnet ist

8. Impulsgeber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) an der Stirnseite des scheibenförmigen Teils (10) angeordnet ist

9. Impulsgeber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) an der Umfangsfläche des scheibenförmigen Teils (10) angeordnet ist

to Impulsgeber nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Reflektorelement (9) teilweise an der Stirnseite und teilweise an der Umfangsfläche des scheibenförmigen Teils (10) angeordnet ist.

11. Impulsgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) als Lumineszenzdiode ausgebildet ist.

12. Impulsgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der lichtempfindliche Abtaster (8) als Phototransistor ausgebildet ist

13. Impulsgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das um eine Achse rotierende Teil, dessen Drehzahl überwacht werden soll, die Auf- bzw. Abwickelspule eines Bandgerätes, insbesondere eines Kassetten-Tonbandgerätes ist

14. Impulsgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle (7) und der lichtempfindliche Abtaster (8) auf einer gemeinsamen Trägerplatte nebeneinander angeordnet sind.

15. Impulsgeber nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Trägerplatte eine gedruckte Schaltungsplatine ist

16. Impulsgeber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem lichtempfindlichen Abtaster (8) ein Impulsformer (17, IS) nachgeschalicl ist