DE3307639A1

DE3307639A1 - Winkelanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE3307639A1
Application number: DE19833307639
Authority: DE
Inventors: Manfred Knothe; Gerhard Dipl.-Phys. Dr. 7800 Freiburg Schmidtke; Lothar Dipl.-Phys. 7835 Tenningen Unger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1983-03-04
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE3307639C2

Description

Winkelanzeigeeinrichtung
Die Erfindung betrifft eine Winkelanzeigeeinrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 für die fortlaufende Winkelanzeige wischen 0 bis 3600 oder einen Teilbereich.
Das Gerät soll mit elektronischer Signalanzeige Verwendung finden. Es läßt sich am besten als optisches (Endlos-) Potentiometer kennzeichnen. Eine derartige Einrichtung ist aus der DE-OS 26 46 674 bekannt.
Diese Winkelanzeigeeinrichtung arbeitet jedoch aus folgenden Gründen nicht zufriedenstellend. Eine Rundumanzeige ist nicht vorgesehen, im Sprungbereich 0 und 360° können die Detektoren keine exakten Werte anzeigen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, insbesondere im Sprungbereich eine Anzeige zu ermöglichen. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung durch eine Einrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Eine Punktlichtquelle (handelsübliche Glühlampe geringer elektrischer Leistung oder LED oder andere Lichtquelle) durchstrahlt einen drehbaren Ring variabler Transmission von innen nach außen oder umgekehrt. Vorzugsweise ist die Transmission durch einen Graukeil gebildet mit einem linearen Anstieg von 0 - 3600. Der Anstieg muß allerdings nicht linear sein.
Bei höherer Bauweise des Zylinders kann die Transmission auch entlang einer gekrümmten Linie erfolgen, z.B. sinus-oder parabelförmig.
Das Licht gelangt dann auf einen ersten Photonen-Detektor (Meßdetektor), deren Strom- oder Spannungsanzeige, Ren Winkel charakterisiert, der z.B. durch Drehen des Ringteils entsteht. Diese Anordnung gewährleistet die völlige Berührungsfreiheit der funktionellen Teile und eine stufenlose, kontinuierliche Anzeige der Winkellage.
Darüber hinaus wird ein zusätzlicher zweiter Detektor (Kalibrier-Detektor), der in den Skizzen 1 - 8 nicht enthalten ist, von der Lichtquelle direkt (oder über einen Lichtleiter) bestrahlt, um die von der Lichtquelle ausgehenden Schwankungen berücksichtigen zu können.
Für den übergangsbereich um 0° bzw. 3600 oder um 1800 wird ein dritter, gegenüber dem ersten im Winkel versetzter Meßdetektor angebracht (vergleiche Skizzen 1 - 8, die durch sägezahnförmige Gestaltungen fortgesetzt werden können). Das Meßsignal des dritten Detektors wird in einem vorgegebenen Intervall (Schwellenschaltung) zur genauen Bestimmung der Winkelstellung im übergangsbereich herangezogen.
Dieser dritte Detektor kann z.B. exakt um 1800 versetzt angeordnet sein. Bei Unterschreiten von z.B. 50 oder überschreiten von etwa 3550 Anzeige wird auf den dritten Detektor geschaltet, der dann im linearen Bereich des Graukeils mißt, 1800 entspricht dann 0° bzw. 3600.
Die elektronische Signalanzeige kann den Erfordernissen weitgehend angepaßt werden. Bei einfacher Auslegung ist mit handelsüblichen Photodioden und entsprechenden elektronischen Bauelementen ein Dynamikbereich von 1:103 realisierbar, was einer Winkelauflösung zu 0,5° zwischen 0° bis 3600 entspricht.
Prinzipiell ist die Elektronik für alle Ausführungsbeispiele gleich; sie wird allerdings je nach Genauigkeitsanforderungen oder nach der Wahl bzw. Anzahl der zu bestimmenden Parameter mehr oder weniger aufwendig.
Ausführungsbeispiel Die Numerierung entspricht den Beispielen auf der beigefügten Skizze: Zu 1) Ein drehbarer Ringteil mit gleichmäßig zu- oder abnehmender Transmission wird von einer kleinen Lichtquelle 1 durchstrahlt. Das transmittierte Licht fällt auf einen Photonen-Detektor 2 (z.B. Photodiode), dessen Signal als Maß für die Finkelstellung elektronisch aufbereitet wird. Der Dynamikbereich liegt je nach Ausführung zwischen 1:102 bis über 1 103.
Der dritte Meßdetektor 3 wird dem ersten gegenüber im Winkel versetzt, da auch der übergangsbereich um 0° bzw. 3602 genau bestimmt werden soll.
Zu 2) Der Ringteil mit gleichmäßig zu- oder abnehmender Transmission wird als keilförmiges Graufilter aus Glas, Plastik, Keramik oder anderem Material ausgebildet.
Zu 3) Auf dem drehbaren Ringteil wird ein keilförmiges Plättchen aufgebracht (z.B. opto-elektrolytisch hergestellt aus Nickelfolie), das beim Drehen des Ringes Spaltblenden mehr oder weniger abdeckt und somit eine dem Drehwinkel entsprechende veränderliche Transmission hervorruft.
Zu 4) Der drehbare Ringteil wird von einem keilförmig ausgesparten Gewindesegment gebildet (vergleiche 3).
Zu 5 - 8) Vergleiche 1 - 3 mit besonderer Gestaltung für 1800-Bereiche.
Weitere Unterteilungen (1200, 900, 600 etc.) sind möglich. In sägezahnartiger Form erscheinen entsprechend mehr Stufen (vergleiche 8).
Die Anordnung der Meßdetektoren bleibt im Prinzip in den Fällen 1 - 8 gleich.
Der Kalibrierdetektor wurde nicht eingezeichnet. In Sonder-4 fällen kann die Lichtquelle im Zentrum angebracht werden.
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Claims

PATENTANS PROCHE Winkel Winkelanzeigeeinrichtung mit einer optischen Messung einer Winkel abhängigen Lichtmessung mit einer Beleuchtungseinrichtung und mindestens zwei. Lichtdetektoren, wovon einer zur Eichung der Beleuchtungseinrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß a) die winkelabhängige Messung von 0 - 3600 b) in Transmission erfolgt; c) ein Dritter Detektor vorgesehen ist, wobei in der Nähe des Sprungbereiches von 3600 auf Null0 auf den dritten Detektor geschaltet wird, der dann die exakte Winkelanzeige bzw.

Anderung anzeigt, wobei der dritte Detektor im linearen Bereich angeordnet ist.
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 Tendenz der Drehbewegung zu zu- oder abnehmenden Winkeln durch Vergleich mit vorangegangenen Winkel stellungen oder durch Verwendung von phototropem Glas ebenfalls angezeigt wird.
3. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Winkelgeschwindigkeit durch zusätzliche Zeitbestimmungen ermittelt wird.
4. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Gesamtwinkel (Anzahl der Umdrehungen plus Teilwinkelbereich oder nur Anzahl der Umdrehungen auch bei wechselnden Drehrichtungen) angezeigt werden.
5. Vorrichtung nach Ansprüchen 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die passive Anzeige zur Kontrolle aktiver Steuerungen verwendet wird.