DE3428790A1 - Fotoelektrischer beruehrungsloser lagegeber - Google Patents
Fotoelektrischer beruehrungsloser lagegeberInfo
- Publication number
- DE3428790A1 DE3428790A1 DE19843428790 DE3428790A DE3428790A1 DE 3428790 A1 DE3428790 A1 DE 3428790A1 DE 19843428790 DE19843428790 DE 19843428790 DE 3428790 A DE3428790 A DE 3428790A DE 3428790 A1 DE3428790 A1 DE 3428790A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- polarization
- radiation
- elements
- position encoder
- beam path
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 51
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 103
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 6
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 5
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 2
- OCLTZILENWBWIY-HKPQTANOSA-N (r)-[(2s,4s,5r)-5-ethenyl-1-azabicyclo[2.2.2]octan-2-yl]-(6-methoxyquinolin-4-yl)methanol;molecular iodine;sulfuric acid;dihydroiodide Chemical compound I.I.II.II.OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O.OS(O)(=O)=O.C([C@H]([C@H](C1)C=C)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21.C([C@H]([C@H](C1)C=C)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21.C([C@H]([C@H](C1)C=C)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21.C([C@H]([C@H](C1)C=C)C2)CN1[C@@H]2[C@H](O)C1=CC=NC2=CC=C(OC)C=C21 OCLTZILENWBWIY-HKPQTANOSA-N 0.000 description 1
- 241000500042 Eogenes Species 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005375 photometry Methods 0.000 description 1
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
- G01D5/34—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells
- G01D5/344—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light the beams of light being detected by photocells using polarisation
- G01D5/345—Polarising encoders
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Switches Operated By Changes In Physical Conditions (AREA)
Description
Beschreibung
Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber
Durch die Erfindung wird ein fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber geschaffen, der vorzugsweise zu Regelzwecken in Verbindung
mit sehr schnellen analogen Stellantrieben eingesetzt werden kann· Darüber hinaus ist der Lagegeber als kontaktloser Stellwiderstand
zur manuellen und anderweiten Beeinflussung analoger elektrischer Stellgrößen wie Strom und Spannung geeignet.
In bekannten Lösungen erfolgt eine veränderliche Belichtung von Fotowiderständen durch Beienden oder Lichtkeile, wodurch der Strahlstrom
der Strahlschranke beeinflußt wird. Fotowiderstände sind aber relativ träge, so daß sie für schnelle Bewegungsabläufe ausscheiden.
Blenden und Lichtkeile sind ohne aufwendige Mechanik nicht fein einstellbar; sie eignen sich auch dann nur für größere Fotoelemente,
z. B. für relativ träge Fotowiderstände. Außerdem besitzen
derartige Anordnungen keine feste Grunddämpfung· Der Strahlungsempfänger erhält durch die Blenden auf einer unterschiedlichen Fläche
Licht, womit der Fotoestrom nicht von der auftretenden Beleuchtungsstärke abhängt, sondern irgendeine Funktion von der Geometrie der
beleuchteten Fläche ist· Eine solche Anordnung ist in der US-FS 33 58 150 beschrieben worden. Die Aufgangsgröße hängt hierbei aber
von sehr vielen technischen Parametern ab· Ein Justieren und betriebsmäßiges Konstanthalten der Ausgangsgröße ist dabei sehr
schwierig und aufwendig.
Zweck der Erfindung ist es, einen fotoelektrischen berührungslosen
Lagegeber zu entwickeln, bei dem im Strahleingang zwischen dem Strahlungssender und dem Strahlungsempfänger Abblendelemente angeordnet
sind, die exakte reproduzierbare Ausgangsgrößen liefern und sehr massearm sind, um dadurch eine hohe Schnelligkeit bei
Regelzwecken zu erreichen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß sich im Strahlengang
der Strahlschranke ein erstes und ein zweites Polarisationselement befinden. Zwischen dem ersten und dem zweiten Polarisationselement kann eine relative Bewegung erzeugt werden. Der Drehpunkt
der Dreh- oder Schwenkbewegung der Polarisationsebene des ersten
Polarisationselementes kann eine beliebige Lage zum Drehpunkt der Dreh- oder Schwenkbewegung der Polarisationsebene des zweiten
Polarisationselementes einnehmen. Beide Polarisationselemente können drehbar und/oder schwenkbar angeordnet sein. Es kann aber
auch jeweils ein Polarisationselement starr und das andere Polarisationselement
drehbar und/oder schwenkbar ausgeführt sein. Die Anordnung der Dreh- oder Schwenkpunkte der Polarisationselemente
kann im Zentrum oder außerhalb des Zentrums des Strahlenganges liegen· Die Strahlschranke und die Polarisationselemente
sind von einem lichtundurchlässigen Gehäuse umgeben. In der Mittelstellung des Stellbereiches des lagegebers stehen die Polarisationsebenen
der Polarisationselemente in einem Winkel von 45 zueinander·
Der Strahlungssender und der Strahlungsempfänger können auch nebeneinander angeordnet und durch einen Steg aus lichtundurchlässigem
Material voneinander getrennt sein. In diesem Fall steht dem Strahlungssender und dem Strahlungsempfänger ein Iripel-Reflaktor
gegenüber. Dabei ist im Strahlengang vor dem Strahlungssender das erste Polarisationselement und im Strahlengang vor dem
Strahlungsempfänger das zweite Polarisationselement angeordnet. Als Strahlungssender kann eine übliche Lichtquelle verwendet werden.
Bevorzugt verwendet wird eine grünstrahlende GaP-Idchtemitterdiode.
Als Strahlungsempfänger dient eine Silizium-Sensorzelle.
Hierfür eignet sich bevorzugt ein Silizium-npn-Planar-Pototransistor.
Die Polarisationselemente werden durch Polarisationsfilter, die
vorzugsweise aus Polarisationsfolien bestehen und durch Aufnahmeformen für diese Polarisationsfolien gebildet. Die Polarisationsfolien
haben eine quasikristalline Struktur. Sie sind vorzugsweise in gleicher Form mit einer Aussparung oder Nase ausgebildet und die
Aussparung oder Nase ist in Richtung der Polarisationsebenen angeordnet. Zur Aufnahme der Polarisationsfolie durch die Polarisationselemente
sind an den Aufnahmeformen Nasen bzw. Aussparungen vorgesehen, die in der Mittelstellung des Stellbereiches des Lagegebers
in einem Winkel von 45° zueinander angeordnet sind. Eine Auswerteschaltung, die aus einem Operationsverstärker besteht,
an dessen invertierenden Steuereingang und Ausgang parallel ein Widerstand angeschlossen ist, ist mit dem invertierenden Steuereingang
des Operationsverstärkers über den Strahlungsempfänger mit der positiven Betriebsspannung verbunden. Diese positive Betriebsspannung
speist auch anodenseitig den Strahlungssender. Die Katode des Strahlungssenders steht über einen Strombegrenzungswiderstand
mit Masse in Verbindung·
Übliche Lichtquellen und auch das Licht einer Leuchtdiode senden
natürliches Licht aus, das in allen denkbaren Ebenen schwingt· Die
Schwingungsebenen verschiedener Wellenzüge sind dabei im Mittel über alle räumlichen Richtungen gleichmäßig verteilt. Bei der Polarisation
wird nur der Anteil durchgelassen, dessen Lichtvektor
(Amplitude der Querwelle) in einer Vorzugsebene liegt. Man spricht
in diesem Fall von linear polarisiertem Licht· Polarisationsfilter
werden in der Fotografie zur Ausblendung von störenden Reflexionen
(Gesetz von Brewster) und bei LCD-Elementen zur Kenntlichmachung
der Polarisation der Flüssigkristalle angewendet. Bringt man nun erfindungsgemäß für einen berührungslosen Lagegeber zwei Polarisationselemente
hintereinander in den Strahlstrom einer Strahlschranke,
so tritt eine LichtSchwächung ein, die am geringsten ist,
wenn die Polarisationsebenen der beiden Polarisationselemente gleich orientiert sind. Andererseits ist die Lichtschwächung am größten,
wenn die Ebenen der Polarisationselemente zueinander einen Winkel von 90 einnehmen. Die Beleuchtungsstärke E, die hinter zwei FiI-tern
festgestellt wird, deren Polarisationsebenen um den Winkel oC
verdreht sind, ist»
B m C · COS oC
Die größte Helligkeitsänderung für eine Verdrehung um Λ°(^ tritt
bei 45° auf, daher ist hierhin die Mitte des Stellbereiches des Lagegebers zu legen.
Wird nun wenigstens eines der beiden Polarisationsfilter relativ zum anderen verdreht, so wird in Abhängigkeit zu dem sich einstellenden
Winkel zwischen den Polarisationsebenen der beiden Filter ein entsprechender Fotostrom in dem Strahlungsempfänger fließen.
Wird der Lagegeber aus Platzgründen an BewegungsßLiedern angebracht,
die nur kleine Winkelbewegungen ausführen, so läßt sich erfindungs-
gemäß die zweite Folie an einem Bewegungsglied anbringen, welches
in seiner Winkelbewegung gegenläufig zum ersten bewegt wird, womit der relative Winkel verdoppelt wird·
Das Auswerten von relativen Winkelbewegungen und nur von diesen bringt für die Justage des Lagegebers bemerkenswerte Vorteile j Die
Winkelbewegung eines Hebels ist an jeder Stelle gleich, im Lagermittelpunkt,
wie auch an seinem Ende. Transversale Bewegungen, wie sie bei Kurbeltrieben in Abhängigkeit der Eogenhö'he auftreten,
werden nicht erfaßt und verfälschen daher das Ergebnis der Lagemessung
nicht.
Die Möglichkeiten der Anpassung an die Gegebenheiten der Konstruktion,
an der der Lagegeber seine Meßaufgabe erfüllen soll, ist durch das gewählte Prinzip des fotoelektrischen Lagegebers mit zwei Polarisationsfiltern
außerordentlich groß. So sind die Lagen der Schwenk- und Drehpunkte der Polarisationselemente frei wählbar.
Bei der Auswahl der Bauelemente für die Strahlschranke geht es darum, den Bereich der maximalen spektralen Emission des Strahlungsempfängers
in Übereinstimmung zu bringen. Mit einer grünstrahlenden GaP-Lichtemitterdiode z. B. VQA 25 als Sender und einer Silizium-Sensorzelle
z. B. SP 105 als Empfänger ist die Strahlschranke sowohl hinsichtlich des erreichten Fotostromes als auch der spektralen
Empfindlichkeit angepaßt. Die Verwendung einer herkömmlichen Glühlampe
ist prinzipiell möglich, läßt aber wegen ihrer Größe und geringen Lebensdauer keine vorteilhafte lösung zu. Auch ist eine
Verwendung von Infrarotlicht nicht empfehlendswert, weil die für
diese Wellenlänge herzustellenden Polarisationsfilter erheblich teurer sind.
Pur die Polarisationsfilter werden vorzugsweise Polarisationsfilterfolien
im Lagegeber eingesetzt. Diese werden durch Einlagerung von Herapathit-Kristallen in den Zellulosefilm beim anschließenden
Walzen in eine Richtung orientiert, so daß die Folie eine quasikristalline
Struktur erhält. Es ist naheliegend, auch die in der Fotografie verwendeten Polarisationsgläser zu verwenden. Nur sind
diese recht groß und lassen sich nicht so leicht in die dem Lagegeber angepaßte Form bringen. Polarisationsfolien, wie sie
zur Sichtbarmachung von Ziffern und Zeichen auf den LCD-Elementen angewendet werden, eignen sich für den Lagegeber hervorragend.
Diese Folien lassen sich in beliebigen Formen ausstanzen und können
damit verwechslungssioher in die Aufnahmen der Polarisationselemente
des Gebers eingelegt werden, womit die relative lage der Polarisationsebenen
der Polarisationselemente festgelegt wird· Der nun durch die relative Winkellage der Polarisationsebenen der
Polarisationselemente entsprechend gedämpfte Strahlstrom wird in der Auswerteschaltung in eine dem Strahlstrom proportionale Spannung
umgewandelt und damit die Strahlschranke von der nachfolgenden Schaltung z. B. Regelschaltung entkoppelt.
Der erfindungsgemäße fotoelektrische lagegeber erfordert, wie oben erläutert, keinerlei Entwicklung von speziellem fotoempfindlichem
Schichtmaterial. Durch den Einsatz von Bauelementen aus der Serienproduktion kann der Preis äußerst niedrig gehalten werden. Bis,
zumindest bei einer Charge, immer konstante Dämpfung der Polarisationsfilter
sichert eine gleichbleibende Abhängigkeit des Strahlstromes von der relativen Winkellage der Polarisationsebenen der
Polarisationsfilter und damit auch von der gemessenen Lage bewegter
an den Lagegeber angeschlossenen Mechanik.
Nachstehend soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden·
In den zugehörigen Zeichnungen zeigen»
Fig. 1 die Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels mit einer
Anordnung der Polarisationselemente,
Fig· 2 eine Schaltungsanordnung zum erfindungsgemäßen fotoelektrisehen
Lagegeber,
Fig. 3 die Lage des Dreh- oder Schwenkpunktes eines Polarisationselementes außerhalb des Zentrums des Strahlenganges,
Fig. 4 die lage der Dreh- oder Schwenkpunkte beider Polarisationselemente
außerhalb des Zentrums des Strahlenganges,
Fig. 5 eine Winkellage ©^zwischen den Polarisationsebeneη der
Polarisationselemente,
Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel des fotoelektrischen lagegebers
bei dem beide Drehpunkte der Polarisationsebenen außerhalb
des Zentrums des Strahlenganges liegen,
Pig· 7 ein Ausführungsbeispiel für einen fotoelektrischen lagegeber
mit einem starren und einem beweglichen Polarisationselement»
Pig. 8 ein Diagramm mit der Meßkurve zwischen Winkellage o£ und
Ausgangs spannung U011* zum erfindungsgemäßen fotoelektrischen
lagegeber,
Pig· 9 erfindungsgemäße Ausbildungen von Polarisationselementen
Pig. 10 und ein Ausführungsbeispiel für einen fotoelektrischen Lagegeber bei dem Strahlungssender und -empfänger nebeneinander
angeordnet sind.
Das Wirkprinzip des fotoelektrischen lagegebars wird bereits durch
die Darstellungen der Pig. 1 und 2 erfaßt. Es besteht darin, daß der lichtempfindliche Strahlungsempfänger 4 mit einem veränderlichen
Strahlstrom angestrahlt wird, wodurch ein Potostrom entsteht, der proportional dem auftreffenden Strahlstrom ist. Dieser Fotostrom
wird anschließend über eine Auswerteschaltung 10 mittels eines
Operationsverstärkers 7 in eine Ausgangsspannung umgewandelt.
Gleichzeitig dient diese Schaltung der elektrischen Entkopplung zur nachfolgenden Schaltung.
Beim erfindungsgemäßen fotoelektrischeη Lagegeber nach Fig. 1 sind
im Strahlengang 5 zwischen dem Strahlungssender 1 und dem Strahlungsempfänger
4 die Polarisationselemente 2 und 3 verstellbar zueinander angeordnet· Die Drehpunkte der Polarisationsebenen der
Polarisationselemente 2; 3 liegen bei diesem Ausführungsbeispiel im Zentrum des Strahlenganges 5» der durch die x/x-Achse angedeutet
wird.
In der Pig. 2 wird eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Lagegebers dargestellt. In dieser Schaltungsanordnung ist die Auswerteschaltung 10, die aus dem Operationsverstärker 7 besteht, von dessen invertierenden Eingang ein Widerstand 6 zum Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet ist und dessen
In der Pig. 2 wird eine Schaltungsanordnung des erfindungsgemäßen fotoelektrischen Lagegebers dargestellt. In dieser Schaltungsanordnung ist die Auswerteschaltung 10, die aus dem Operationsverstärker 7 besteht, von dessen invertierenden Eingang ein Widerstand 6 zum Ausgang des Operationsverstärkers geschaltet ist und dessen
nichtinvertierender Eingang an Masse gesohaltat ist, mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers anodenseitig dem Strahlungsempfänger
4 zugeschaltet, wobei dessen Katode an der positiven Betriebsspannung angeschlossen ist. In der Fig. 2 sind prinzipmäßig
zwischen dem Strahlungsempfänger 4 und dem Strahlungssender 1 die Polarisationselemente 2 und 3 angeordnet. Der Strahlungssender
1 liegt mit seiner Anode an positiver Betriebsspannung und mit seiner Katode am Strombegrenzungswiderstand 6, der seinerseits die
Verbindung zur Masse schließt.
Durch die Fig. 3 wird ein Ausführungsbeispiel verdeutlicht, bei dem
das Polarisationselement 2 im Drehpunkt in der y/y-Achse beweglieh
gelagert ist, also außerhalb des Zentrums der x/x-Achse und damit des Strahlenganges 5 liegt, in dem das Polarisationselement 3 starr
angeordnet ist.
15Ein weiteres Ausführungsbeispiel in Fig. 4 zeigt, daß das Polarisationselement
2 mit dem Drehpunkt in der y/y-Aohse und das Polarisationselement mit dem Drehpunkt in der z/z-Achse außerhalb der
x/x-Achse und damit außerhalb des Zentrums des Strahlenganges 5 drehbar gelagert ist.
In der Fig. 5 ist das Polarisationselement 2 in der y/y-Achse und das Polarisationselement 3 in der z/z-Achse drehbar gelagert. Auf
den Polarisationselementen 2; 3 sind linienförmig die Polarisationsebenen 11; 12 angedeutet. Bei der Drehung der Polarisationselemente
2; 3 um die Achsen y/y und z/z nehmen die Polarisationsebenen 11;
12 die der mechanischen Stellung entsprechende Winkellage zueinander ein, v/o durch ein in Abhängigkeit vom Winkel der Polarisationsebenen 11; 12 resultierender Strahlstrom auf den Strahlungsempfänger
auftrifft.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind beide Polarisationselemente 2; 3 m&t ihren Drehpunkten in der z/z- und y/y-Achse außerhalb des Strahlenganges 5 gelagert. Das Polarisationselement 2 ist hierbei mit der Welle 16 verbunden. Das Polarisationselement 3 ist ebenfalls fest an der Welle 15 angeordnet. Die Wellen 15 und 16 sind in dem Gehäuse 17 gelagert und über Zahnsegmente 18 und 19 miteinander gekoppelt. Dadurch wird bei der Verstellbawegung des Polarisationselementes 2 durch die Welle 16, an der das Zahnsegment 14 starr befestigt ist, über das Zahnsegment 13 auch das Polarisationselement 3
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 6 sind beide Polarisationselemente 2; 3 m&t ihren Drehpunkten in der z/z- und y/y-Achse außerhalb des Strahlenganges 5 gelagert. Das Polarisationselement 2 ist hierbei mit der Welle 16 verbunden. Das Polarisationselement 3 ist ebenfalls fest an der Welle 15 angeordnet. Die Wellen 15 und 16 sind in dem Gehäuse 17 gelagert und über Zahnsegmente 18 und 19 miteinander gekoppelt. Dadurch wird bei der Verstellbawegung des Polarisationselementes 2 durch die Welle 16, an der das Zahnsegment 14 starr befestigt ist, über das Zahnsegment 13 auch das Polarisationselement 3
verstellt. Je nach, der Wahl der Übersetzung zwischen den Zahnsegmenten
13 und 14 können unterschiedliche Verstellwinkel oder -wege mit
dem erfindungsgemäßen fotoelektrischen Lagegeber erfaßt und ausgewertet werden.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist im Zentrum des Strahlenganges
5 das Polarisationselement 2, das mit einem Steg 19 an der Welle 20 befestigt ist, beweglich g^a-gert. Das Polarisationselement 3 ist
starr am Gehäuse 18 angeordnet. Bei dieser Anordnung wird in Funktion über die Welle 20 der Verstellwinkel erfaßt und über den Steg
19 auf das Polarisationselement 2 übertragen. Über eine Schaltungsanordnung, die in Fig. 2 dargestellt ist, werden bei den Anordnungen
nach Figuren 6 und 7 die WinkeIstellungen der beiden Polarisationselemente
2; 3 jeweils ausgewertet, in dessen Ergebnis am Ausgang des Operationsverstärkers 7 eine Spannung zur Verfügung steht. Eine
bevorzugte Ausführungsvariante des fotoelektrischen lagegebers ergibt sich, wenn als Strahlungssender 1 eine grünstrahlende GaP-Lichtemitterdiode
eingesetzt wird. Als Strahlungsempfänger 4 eignet sich dazu besonders gut eine Silizium-Sensorzelle SP 105* Es liegt
im Erfindungsbereich, wenn statt der beschriebenen Strahlschranken-Bauelementekombination
auch eine rotleuchtende Lichtemitterdiode als Strahlungssender und ein Fototransistor für den sichtbaren Bereich
z. B. SP 212 verwendet werden. Bei dieser Kombination ist die auftreffende
Strahlstromstärke sogar erheblich größer, jedoch damit auch die Abhängigkeit von der Temperatur. Überdies ist der Fotoetrom
in Abhängigkeit von der Beleuchtungsstärke nicht linear abhängig. Für den Operationsverstärker 7 sind in beiden Fällen sogenannte
BiFet-Typen vorteilhaft einsetzbar, da bei ihnen Offsetströme
an den Eingängen erheblich geringer als bei anderen Operationsverstärkern sind. Bei Einsatz der bevorzugten Bauelemente und einer entsprechenden
nicht dargestellten Gehäuseverkleidung für die Strahlschränke
nanordnunge η der Ausführungsvarianten sind optimale Bedingungen gegeben, um eine hohe Empfindlichkeit des erfindungsgemäßen
fotoelektrischen Lagegebers zu erreichen. Die letztgenannte Ausführungsvariante läßt sich bei der praktischen Anwendung des Erfindungsgedanken
sehr vorteilhaft realisieren.
In Fig. 9 sind erfindungsgemäße Polarisationselemente 2; 3 dargestellt.
Dadurch, daß die Aussparung oder die Nase am Rande vorgese-
hen ist, kann es beim Einlegen dieser Elemente in die Aufnahme des
Lagegebers keine Verwechslung geben. Die Aufnahmen für die Polarisationselemente
21 3 sind derart gestaltet, daß in Mittelatellung des
fotoelektrischen Lagegebers eine Winkellage zwischen den beiden Nasen bzw. Aussparungen von 45 vorgesehen ist·
Fig. 10 zeigt eine Anordnung, bei der Strahlungssender 1 und Strahlungsempfänger
4 nebeneinander angeordnet sind. Wird ein Tripel-Reflektor
22 verwendet, dessen optische Brechzahl nach dem Gesetz von Brewster das auftreffende Licht in der Schwingungsebene weder
dreht noch polarisiert, kann diese Anordnung für manche Anwendungen vorteilhaft eingesetzt werden. Zur Abschirmung zwischen Strahlungssender 1 und Strahlungsempfänger 4 wird ein Steg 21 aus lichtundurchlässigem
Material eingesetzt. Diese Anordnung ergibt eine sehr flache Bauform des fotoelektrischen Lagegebers.
Es liegt im Rahmen dieser Erfindung, daß der mechanische Aufbau des
fotoelektrischen Iagegebers gegenüber den dargestellten Ausführungsbeispielen abweichen und in beliebiger Form erfolgen kann.
In Fig. θ wird durch ein Diagramm die Beziehung zwischen der Winkellage der Polarisationsebenen der Polarisationselemente und der Be-Ieuchtungsstärke
am Strahlungsempfänger dargestellt. Es ist ein Ausschnitt aus der Quadratcosinusfunktion und zeigt die Abhängigkeit
der Beleuchtungsstärke respektiv· d»r auegagebenen Ausgangsspannung
U . von dem relativen Winkel ö£ zwischen den Polarisationsebenen dar
out
Polarisationselemente, Diese Kurve 9 ist in weiten Bereichen als annähernd linear anzusehen.
Ausgehend von Fig. 5 wird deutlich, daß bei der Winkellage^« 0°
die Polarisationsebenen parallel liegen, wodurch die Ausgangsspannung ihren Maximalwert annimmt, weil durch die Polarisationselemente
2; 3 ein maximaler Strahlstrom fließen kann. Bei der Winkellage von
90° zwischen den Polarisationselementen 2; 3 tritt eine Auslöschung
des Lichts ein. Es kann kein Strahlstrom fließen, die Ausgangsspannung erreicht ihren Minimalwert· Es wird klar, daß die Mittelstellung
des Lagegebers bei <x^~« 45° eingestellt werden sollte.
1 - Strahlungssender
2 j 3 - Polarisationselement
4 - Strahlungsempfänger
5 - Strahlengang
6 - Widerstand
7 - Operationsverstärker
8 — Strafcegrenzungswiderstand
9 - Meßkurve
10 - Auswerteschaltung
11; 12 - Polarisationsebenen
131 14 - Zahnsegment
15} 16; 20 - Welle
17; 18 - Gehäuse
19 - Steg
21 - Steg
22 ' - Tripel-Reflektor
23 - Aussparung
24 - Nase
x-x - Lage derx/x-Achse
y-y - lage der y/y-Achse
z-z - Lage der z/z-Achse
U t - Ausgangsspannung
- Winkellage
- Änderung der Winkellage c - Dämpfungskonstantθ
E - Beleuchtungsstärke
Claims (10)
1. Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber, bestehend aus einer
optischen Strahlschranke mit einem Strahlungssander und einem
Strahlungsempfänger, in dessen Strahlengang sich ein den Strahlstrom
beeinflussendes Medium befindet und einer Auswerteschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Strahlengang
(5) der Strahlschranke ein erstes (2) und ein zweites Polarisationselement (3) befinden, wobei das erste (2) und/oder das zweite
Polarisationselement (3) in dem Strahlengang so angeordnet sind, daß zwischen dem ersten (2) und dem zweiten Polarisationselement (3)
eine relative Bewegung erzeugt werden kann, unä daß der Drehpunkt der Dreh- oder Schwenkbewegung der Polarisationsebene (11) des
ersten Polarisationselementes (2) eine beliebige Lage zum Drehpunkt der Dreh- oder Schwenkbewegung der Polarisationsebene (12) des
zweiten Polarisationselementes (3) einnehmen kann.
2· Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß beide Polarisationselemente (2; 3) drehbar und/oder schwenkbar oder jeweils ein
Polarisationselement (2; 3) starr und das andere Polarisationselement
(2; 3) drehbar und/oder schwenkbar ausgeführt sind.
3· Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 1 und
2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehoder Schwenkpunkte der Polarisationselemente (2; 3) im Zentrum oder
außerhalb des Zentrums des Strahlenganges (5) liegen.
4. Fotoelektrischer berührungsloser lagegeber nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenschranke und die Polarisationselemente (2j 3) von einem lichtundurchlässigen
Gehäuse umgeben sind und in der Mittelstellung des Stallbereiches des Iagegebers die Polarisationsebenen (11 j 12) der
Polarisationselemente (2$ 3) in einem Winkel von 45° zueinander
stehen·
5· Fotoelektrischer berührungsloser lagegeber nach Anspruch 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strahlungssender (1) und der Strahlungsempfänger (4) nebeneinander angeordnet,
durch einen Steg (21) aus lichtundurchlässigem Material
voneinander getrennt sind und einem Tripel-Reflektor (22) gegenüber
stehen, wobei im Strahlengang (5) vor dem Strahlungssender (1) das erste Polarisationselement (2) und im Strahlengang (5) vor
dem Strahlungsempfänger (4) das zweite Polarisationselement (3) angeordnet ist·
6. Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß als Strahlungssender (1) eine übliche Lichtquelle, vorzugsweise eine grünstrahlende
GaP-Lichtemitterdiode, und als Strahlungsempfänger (4) eine
Silizium-Sensorzelle, bevorzugt ein Silizium-npn-Planar-Fototransistor,
verwendet wird.
7· Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 1 bis 5»
dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisations· elemente (2; 3) durch Polarisationsfilter, vorzugsweise aus Polarisationsfolien,
die eine quasikristalline Struktur haben und durch Aufnahmeformen für diese Polarisationsfolien gebildet werden.
8. Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsfolien vorzugsweise in gleicher Form, mit einer Aussparung (23)
oder Nase (24) ausgebildet sind und die Aussparung (23) oder Nase
(24) in Richtung der Polarisationsebenen (11 j 12) angeordnet ist·
9. Fotoelektrischer berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der Polarisationsfolie durch die Polarisationselemente (2; 3) an
den Aufnahmeformen Nasen beziehungsweise Aussparungen vorgesehen sind, die in der Mittelstellung des Stellbereiches des Lagegebers
in einem Winkel von 45 zu einander angeordnet sind.
10. FotosIektriseher berührungsloser Lagegeber nach Anspruch 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (10), dia aus einem Operationsverstärker (7) besteht,
an dessen invertierenden Steuereingang und dem Ausgang parallel ein Widerstand (6) angeschlossen ist, mit dem invertierenden
Steuereingang des Operationsverstärkers (7) über den Strahlungsempfänger
(4) mit der positiven Betriebsspannung verbunden ist, von der auch der Strahlungssender (1) anodenseitig gespeist wird und
daß die Katode des Strahlungssenders (1) über einen Strombegrenzungswiderstand
(8) mit Masse in Verbindung steht.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| AU42685/85A AU4268585A (en) | 1984-05-19 | 1985-05-17 | Flameproof roofing sheets |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD25738283 | 1983-12-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3428790A1 true DE3428790A1 (de) | 1985-06-13 |
Family
ID=5552484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843428790 Withdrawn DE3428790A1 (de) | 1983-12-01 | 1984-08-04 | Fotoelektrischer beruehrungsloser lagegeber |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| BE (1) | BE901084A (de) |
| DE (1) | DE3428790A1 (de) |
| FR (1) | FR2556089A1 (de) |
| HU (1) | HUT39868A (de) |
| NL (1) | NL8402695A (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013113870A1 (de) | 2013-12-11 | 2015-06-11 | Ic-Haus Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals |
| WO2023139014A1 (en) | 2022-01-18 | 2023-07-27 | Danfoss Power Solutions Inc. | Improved angular position detector |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8612404D0 (en) * | 1986-05-21 | 1986-06-25 | British Aerospace | Fibre optic position transducer |
| US4874245A (en) * | 1988-02-26 | 1989-10-17 | Simmonds Precision Products, Inc. | Optical shaft angular and torsional displacement and speed sensing system |
| ITMO20110233A1 (it) * | 2011-09-15 | 2013-03-16 | Vecchi Luigi Conti | Dispositivo per la modulazione di un segnale elettronico |
| CN103134529A (zh) * | 2011-11-25 | 2013-06-05 | 欧姆龙株式会社 | 光电传感器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1623858C (de) * | 1967-02-23 | 1973-02-08 | Teeg Research Ine , Detroit, Mich (V St A ) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestim men der Winkelstellung einer Drehwelle mittels lichtelektrischer Hilfskraft |
-
1984
- 1984-08-04 DE DE19843428790 patent/DE3428790A1/de not_active Withdrawn
- 1984-08-24 HU HU318884A patent/HUT39868A/hu unknown
- 1984-09-04 NL NL8402695A patent/NL8402695A/nl not_active Application Discontinuation
- 1984-11-19 BE BE0/214024A patent/BE901084A/fr not_active IP Right Cessation
- 1984-11-28 FR FR8418115A patent/FR2556089A1/fr not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1623858C (de) * | 1967-02-23 | 1973-02-08 | Teeg Research Ine , Detroit, Mich (V St A ) | Verfahren und Vorrichtung zum Bestim men der Winkelstellung einer Drehwelle mittels lichtelektrischer Hilfskraft |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| US-Z: Electronics, 12.10.1978, S.146,148 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102013113870A1 (de) | 2013-12-11 | 2015-06-11 | Ic-Haus Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines periodischen Messsignals |
| WO2023139014A1 (en) | 2022-01-18 | 2023-07-27 | Danfoss Power Solutions Inc. | Improved angular position detector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2556089A1 (fr) | 1985-06-07 |
| NL8402695A (nl) | 1985-07-01 |
| HUT39868A (en) | 1986-10-29 |
| BE901084A (fr) | 1985-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE602005001440T2 (de) | Laserschneidgerät | |
| EP0242436B1 (de) | Vorrichtung zur Messung kleiner Längen | |
| DE4138095C2 (de) | Beleuchtungsvorrichtung für Endoskope | |
| DE3428790A1 (de) | Fotoelektrischer beruehrungsloser lagegeber | |
| DE2012995A1 (de) | Entfernungsmesser vorzugsweise fur fotografische Kameras | |
| DE1764407A1 (de) | Photoaktive lichtaendernde Einrichtung | |
| DE3824820A1 (de) | Geraet zum beruehrungslosen optischen bestimmen von geometrischen abmessungen eines objektes | |
| DE664762C (de) | Einrichtung zur Messung des optischen Drehvermoegens mit Photozelle | |
| DE19756936C1 (de) | Interferometer nach Michelson | |
| DE1187714B (de) | Einrichtung zum Nachfahren von Strichzeichnungen | |
| DE2715052C2 (de) | Längenmeßvorrichtung | |
| DE636170C (de) | Verfahren zur Messung, zum Vergleich und zur Fernanzeige von Lichtstroemen | |
| DE69106470T2 (de) | Zweistrahl-Interferometer. | |
| DE3509871C2 (de) | Positionsmeßeinrichtung | |
| DE102007028943A1 (de) | Abtasteinheit für eine optische Positionsmesseinrichtung | |
| DE693666C (de) | Photometer, insbesondere photographischer Belichtungsmesser | |
| DE1046894B (de) | Vorrichtung zur ziffernmaessigen Ablesung eines Massstabes | |
| DE3402177A1 (de) | Einrichtung zum kopieren einer maske auf ein halbleitersubstrat | |
| DE2612513C2 (de) | Strahlschalter | |
| DE1088249B (de) | Spektrometer | |
| DE2655256C3 (de) | Scharfeinstellvorrichtung für Reproduktions- und Wiedergabegeräte | |
| DE1929653A1 (de) | Vorrichtung zum UEbertragen von Blendenwerten in einer Kamera | |
| DE2623630C2 (de) | Scharfeinstellvorrichtung für Reproduktions- und Wiedergabegeräte | |
| DE683723C (de) | Flimmerspektrophotometer | |
| DE2237138A1 (de) | Winkelmesser |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |