DE3244339A1

DE3244339A1 - Vorrichtung zur abfrage eines von einem lichtsender bestrahlten strichgitters

Info

Publication number: DE3244339A1
Application number: DE19823244339
Authority: DE
Inventors: Hans-Hellmuth Dr.rer.nat. 8411 Laaber Cuno
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1982-11-30
Publication date: 1984-05-30
Also published as: DE3244339C2

Description

Vorrichtung zur Abfrage eines von einem Licht sender
bestrahlten Strichaitters Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abfrage eines von einem Lichtsender bestrahlten Strichgitters mittels eines Lichtempfängers, bei der Lichtsender und Lichtempfänger einander gegenüberliegen und das Strichgitter im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Lichtsender und Lichtempfänger zwischen diesen b-eweglich ist, wobei eine Hilfsblendeneinrichtung dem Strichgitter derart zugeordnet ist, daß der Lichtweg zwischen Lichtsender und Lichtempfänger vom Strichgitter abwechselnd offen und gesperrt ist.
Derartige Vorrichtungen können beispielsweise zur genauen Justierung von zwei Gegenständen zueinander eingesetzt werden: Der erste Gegenstand ist mit dem Lichtsender und dem Lichtempfänger verbunden, während der zweite Gegenstand am beweglichen Strichgitter angebracht ist.
Fig. 1 zeigt eine übliche Vorrichtung, bei der zwischen einem Lichtsender 1 und einem Lichtempfänger 2 ein bewegliches Gitter 3 und ein ortfestes Gitter 4 liegen. Das bewegliche Gitter 3 ist in einer Stellung gezeigt, in der ein Lichtdurchtritt vom Lichtsender 1 zum Lichtempfänger 2 möglich ist. Wird aber das bewegliche Gitter 3 um einen Abstand d nach rechts oder nach links bewegt, so daß es die Öffnungen des ortsfesten Gitters 4 überdeckt, dann ist kein Lichtdurchgang vom Lichtsender 1 zum Lichtempfänger 2 möglich. Das bewegliche Gitter 3 und das ortsfeste Gitter, 4 sperren also abwechselnd den Lichtdurchtritt vom Lichtsender 1 zum Lichtempfänger 2 bzw. geben diesen Lichtdurchtritt abwechselnd frei.
Die von den Gittern 3, 4 durchgelassene Lichtmenge und damit auch das Ausgangssignal des Lichtempfängers 2 weisen einen dreieckförmigen Verlauf in Abhängigkeit von der Lage der Gitter auf: Dieser Verlauf ist in Fig. 2 a dargestellt, bei der auf der Abszisse der Ort 1 des beweglichen Strichgitters 3 und auf der Ordinate das Ausgangssignal S des Lichtemprängers aufgetragen sind. Für den Lichtsender-kann beispielsweise eine Leuchtdiode verwendet werden, während der Lichtempfänger ein Fototransistor ist.
Eine Alterung des Lichtsenders 1, also einer Leuchtdiode, führt zu einer Abschwächung der abgestrahlten Lichtmenge und damit zu einer Verringerung der Amplitude des Ausgangssignals S des Lichtempfängers 2. Eine Kurve 10 in Fig. 2 a-wird erhalten, wenn der Lichtsender 1 noch neu ist. Bei geringer Alterung liegt eine Kurve 11 vor, während eine starke Alterung des Lichtsenders 10 zu einer Kurve 12 führt. Das maximale Ausgangssignal tritt auf, wenn der Lichtdurchtritt vollkommen frei ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, während ein Ausgangssignal mit dem Wert Null vorliegt, wenn die Gitter 3, 4 so einander überlagern, daß vom Lichtsender 1 kein Licht zum Lichtempfänger 2 gelangen kann.
Gewöhnlich wird einer Vorrichtung zur Abfrage von Strichgittern eine Schaltstufe nachgeschaltet, die auf eine bestimmte Schwellenwertspannung anspricht, welche in Fig.
2 a-schematisch durch eine Strichlinie 13 angedeutet ist.
Die Schaltstufe gibt ein Ausgangssignal ab, wenn das Ausgangssignal des Lichtempfängers 2 über dem Pegel 13 liegt. Sinkt dagegen die Ausgangsspannung des Lichtsenders 2 unter diesen Pegel 13 ab, dann erzeugt die Schaltstufe kein Ausgangssignal.
Am Ausgang der Schaltstufe werden also Rechteckimpulse erhalten, die zwischen dem Wert Null und einem Höchstwert liegen. Eine Alterung des Lichtsenders 1 führt nun zu einer Änderung des Tastverhältnisses des Ausgangssignals der Schaltstufe, bis schließlich der Höchstwert des Ausgangssignals des Lichtempfängers 2 unter den Pegel 13 abfällt (Kurve 12 in Fig. 2 a) und dann die Schaltstufe überhaupt kein Signal mehr abgibt. Abhängig vom Ort 1 des Gitters, der in Fig. 2 b auf der Abszisse aufgetragen ist, ändert sich also die Impulsbreite des auf der Ordinate von Fig. 2 aufgetragenen Ausgangssignals S' der Schaltstufe.
Bisher wurde das Tastverhältnis der Schaltstufe mittels einer Regelschaltung für den Lichtsender 1 konstant gehalten: Die Alterung des Lichtsenders 1 wird nämlich dann durch eine Erhöhung des in den Lichtsender 1 eingespeisten Stroms ausgeglichen, was aber wiederum zu einer stark beschleunigten Alterung führt und Transmissionsänderungen der Gitter infolge beispielsweise einer- leichten Verstaubung nicht kompensiert.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung.zur Abfrage eines von einem Lichtsender bestrahlten Strichgitters mittels eines Lichtempfängers anzugeben, bei der Alerungseinflüsse des Lichtsenders auf einfache Weise ausgeschlossen sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,-daß der Lichtempfänger aus einer geradzahligen Anzahl, insbesondere zwei antiparallel geschalteten Fotodioden besteht, und daß die Hilfsblendeneinrichtungen von jeweils zwei Fotodioden um 1800 zueinander phasenverschoben sind.
Es ist vorteilhaft, daß die Hilfsblendeneinrichtungen als lichtundurchlässige Streifen direkt auf die Oberfläche der Fotodioden aufgebracht sind.
Zur Abfrage der Bewegung des Strichgitters werden also in vorteilhafter Weise zwei Fotodioden verwendet, die elektrisch antiparallel geschaltet sind und deren Hilfsblendeneinrichtungen um 1800 gegeneinander phasenvers-choben sind. Dadurch wird die eine Fotodiode voll beleuchtet, während der Lichtweg zur anderen Fotodiode gerade ganz gesperrt ist. Das Ausgangssignal der beiden Fotodioden weist damit in Abhängigkeit von der Lage des beweglichen Gitters abwechselnd positive und negative Polarität mit Nulldurchgängen bei gleich heller Beleuchtung beider Dioden auf.
Die Hilfsblendeneinrichtung kann bei diesem Aufbau entfallen, wenn entsprechend den Maßen des beweglichen Gitters lichtundurchlässige Streifen auf die Fotodioden' aufgebracht werden oder deren lichtempfindlichen Bereiche fingerförmig ineinandergreifen.
Die Auswertung des Ausgangssignals des Lichtempfängers wird mit einem Stromkomparator vorgenommen, also beispielsweise mit einem Operationsverstärker. Da die Umschaltung des Ausgangssignals im Nulldurchgang des Stroms erfolgt, ist die Amplitude ohne Einfluß, solange sie einen gewissen Mindestwert hat.
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der-Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine herkömmliche Vorrichtung mit einem beweglichen Gitter, Fig. 2 die Ausgangssignale des Lichtempfängers von Fig. 1 bzw. einer dem Lichtempfänger nachgeschalteten Schaltstufe, Fig. 3 die erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 4 das Ausgangssignal, das mit der in Fig. 3 gezeigten erfindungsgemäßen Vorrichtung erhalten wird, und Fig. 5 die Änderung des Ausgangssignals des Lichtempfängers von Fig. 3 bei einer Alterung der Lichtsender.
Fig. 3 zeigt schematisch die erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der zwei Leuchtdioden 20, 21 als Lichtsender jeweils eine Fotodiode 22 bzw. 23 als Lichtempfänger gegenüberliegen. Diese Fotodioden 22, 23 sind zwischen Anschlüssen 24, 25 antiparallel geschaltet, wie dies schematisch angedeutet ist. Zwischen den Leuchtdioden 20, 21 und den Fotodioden 22, 23 liegen ein bewegliches Gitter 26 und Hilfsblendeneinrichtungen 27, 28, die zueinander bezüglich ihrer Lage zu den Fotodioden 22, 23 um 1800 phasenverschoben sind: Die Hilfsblendeneinrichtung 27 läßt beispielsweise voll Licht zur Fotodiode 22 durch, während die Hilfsblendeneinrichtung 28 diesen Lichtdurchgang vollkommen sperrt, wie dies lein Fig. 3 gezeigt ist.
Die Hilfsblendeneinrichtungen 27 und 28 können auch in Form von lichtundurchlässigen Streifen direkt auf die Oberflächen der Fotodioden 22, 23 aufgebracht werden.
In Fig. 4 ist der mit der Vorrichtung von Fig. 3 an den Anschlüssen 24, 25 erhaltene Verlauf des Ausgangssignals S" abhängig vom Ort 1 des Gitters 26 durch eine Vollinie 29 gezeigt. Dieses Signal 29 wird durch Überlagerung der beiden Ausgangssignale der Fotodioden 22 und 23 erhalten.
Die Fotodiode 22 gibt beispielsweise das Ausgangssignal 30 ab, während die Fotodiode 23 das Ausgangssignal 31 liefert. In der in Fig. 3 gezeigten Stellung hat das Signal 30 einen Höchstwert, während das Signal 31 den Wert Null besitzt. Wenn dann das bewegliche Gitter 26 so ver- schoben wird, daß der Lichtdurchgang zwischen der Leuchtdiode 20 und der Fotodiode 22 unterbrochen ist, während der Lichtdurchgang zwischen der Leuchtdiode 21 und der Fotodiode 23 frei gegeben ist, dann hat das Signal 31 infolge der Antiparallelschaltung der Fotodioden'22, 2,3 seinen negativen Höchstwert, so daß durch Überlagerung der Signale 30, -31 das Ausgangssignal 29 zwischen den Anschlüssen 24, 25 entsteht. Bei einer Alterung der Leuchtdioden 20, 21 ändert sich nicht der Nulldurchgang des Signals 29, sondern lediglich dessen Amplitude, so daß ein -etwas schwächeres Signal 29' (vergleiche Fig. 5) entsteht, das abhängig vom Ort des Gitters 26 aber die gleichen Nulldurchgänge wie das Signal 29 hat. Diese Änderung der Amplitude ist ohne Einfluß auf das Ausgangssignal eines nachgeschalteten Operationsverstärkers, da die Umschaltung immer im Nulldurchgang erfolgt.
5 Figuren 2 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche Ji7Vorrichtung zur Abfrage eines'von einem Lichtsender bestrahlten Strichgitters mittels eines Lichtempfängers, bei der Lichtsender und Lichtempfänger einander gegenüberliegen und das Strichgitter im wesentlichen senkrecht zur Verbindungslinie zwischen Lichtsender und Lichtempfänger zwischen diesen beweglich ist, wobei eine Hilfsblendeneinrichtung dem Strichgitter derart zugeordnet ist, daß der Lichtweg zwischen Lichtsender und Lichtempfänger vom Strichgitter abwechselnd offen und gesperrt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Lichtempfänger aus einer geradzahligen Anzahl, insbesondere zwei antiparallel geschalteten Fotodioden (22, 23) besteht, und daß die Hilfsblendeneinrichtungen '(27, 28) von jeweils zwei Fotodioden (22, 23) um 180 zueinander phasenverschoben sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Hilfsblendeneinrichtungen als lichtundurchl'ässige Streifen direkt auf die Oberfläche der'Fotodioden aufgebracht sind.