DE4402573A1 - Verfahren und Schaltkreis zur Kompensation der Drift eines Ausgangssignals eines photoelektrischen Sensors bzw. Fühlers in einer elektrischen Fernbedienungsvorrichtung und Fernbedienungsvorrichtung, die dieses Verfahren und diese Anordnung verwirklicht - Google Patents
Verfahren und Schaltkreis zur Kompensation der Drift eines Ausgangssignals eines photoelektrischen Sensors bzw. Fühlers in einer elektrischen Fernbedienungsvorrichtung und Fernbedienungsvorrichtung, die dieses Verfahren und diese Anordnung verwirklichtInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Verbesserungen auf dem
Gebiet der Kompensation der Drift oder Abweichung eines
Ausgangssignals eines photoelektrischen Sensors bzw.
Fühlers und genauer betrifft sie die Kompensation der
Drift eines Ausgangssignals eines photoelektrischen
Sensors, die in einer proportionalen elektrischen Fernbe
dienungs- oder Fernsteuerungsvorrichtung nach dem
Manipulations- oder Analogtyp eingeschlossen ist, und
gleitende Druckaufnehmer aufweist, die paarweise
verbunden sind und selektiv ausgehend von einem Betäti
gungsorgan zum progressiven Verschieben, Verstellen oder
Deplazieren betätigt werden, und wobei jeder Druckaufneh
mer funktionsmäßig mit dem photoelektrischen Sensor
verbunden ist zur Erzeugung eines elektrischen Signals,
von dem ein Parameter repräsentativ für die Verschiebung
oder Verstellung und/oder der Position des
Druckaufnehmers und folglich des Betätigungsorgans ist.
Die Charakteristiken des Betriebs eines photoelektrischen
Sensors sind einer Entwicklung oder Evolution un
terworfen, die zwei Typen von Driften entspricht:
- - eine erste Ursache für Drift ist auf Variationen der Umgebungstemperatur zurückzuführen; diese Drift kann sehr wichtig sein: zur Veranschaulichung sei bemerkt, daß die Drift einer Leuchtdiode (LED) zwischen +40% und -60% um einen Nominalwert betragen kann, wenn die Temperatur zwischen -40°C und +85°C variiert;
- - eine zweite Ursache der Drifts wird auf die Alterung der Komponenten des Sensors zurückgeführt: diese Alterung hängt von den verwendeten Materialien für den Sensor oder seiner Komponenten ab, von der Herstellung, von dem Leben des Sensors und dabei von der Temperatur derart, daß die Evolution oder Entwicklung der Alterung und die Drift des Ausgangssignals des Sensors im Resultat schwierig vorhersagbar sind und für jeden Sensor vollständig eigentümlich bzw. charakteristisch sind.
Es ist deshalb notwendig, periodisch mit einer Nachei
chung, Nachkalibration,. . . des Sensors vorzugehen, um in
der Messung den wahren Wert seines Ausgangssignals zu
kennen.
Diese Überlegungen sind allgemeiner Art und sind auf alle
Typen bzw. Arten von photoelektrischen Sensoren an
wendbar, darin eingeschlossen auch solche, die aus einem
Paar Photoemitter/Photorezeptor (zum Beispiel Photodio
den) bestehen, zwischen denen sich ein bewegliches Organ
mit variabler Transparenz befindet; es ist auf diese
Weise möglich, eine proportionale Fernbedienung zu er
richten, in der ein Parameter (zum Beispiel die Amplitude
des Stromes oder der Spannung) des Ausgangssignales des
Photorezeptors die Verschiebung eines Befehlsorgans (zum
Beispiel eines verschiebbaren Schalters) überträgt
hinsichtlich des Befehls einer zu steuernden Gebrauchs
einrichtung.
Folglich kann man in einem solchen Aufbau eine Drift des
Ausgangssignales des photoelektrischen Sensors auffassen
als die Superposition eines wahren Signales und eine
parasitären Signales, das dieselben Effekte wie eine
Betätigung der Befehlsorgans besitzt und eine nicht
gewünschte Betätigung der zu steuernden Gebrauchsvorrich
tung mit sich führen kann.
Es scheint daher unerläßlich, um einen zuverlässigen Be
fehl der zu steuernden Gebrauchsvorrichtung oder -organs
sicherzustellen, das Ausgangssignal des photoelektrischen
Sensors ähnlich zu kompensieren in bzw. als Funktion der
Alterung und der Temperatur und gleicherweise in der
Messung hinsichtlich möglicher anderer Ursachen und
insbesondere hinsichtlich der Erscheinung eines Dunkel
signals (Ausgangssignal des photoelektrischen Sensors,
bei dem dieser nicht mit Licht angeregt wird).
Zu diesem Zweck schlägt gemäß einem ersten ihrer Aspekte
die Erfindung ein Verfahren vor, um ein Ausgangssignal
eines photoelektrischen Sensors, der eine Alterungs- und
eine Temperaturdrift aufweist, in einer proportionalen
elektrischen Fernbedienungseinrichtung nach dem Tasten-
bzw. Manipulations- oder Analogtyp, das ein
Betätigungsorgan zur progressiven Verschiebung aufweist,
das funktionsmäßig mit mindestens einem photoelektrischen
Sensor verbunden ist, geeignet zur Erzeugung eines
elektrischen Signales, von dem ein Parameter
repräsentativ für die Verschiebung und/oder der Stellung
des Betätigungsorgans ist, zu kompensieren, wobei dieses
Verfahren im wesentlichen durch die Abfolge folgender
Schritte gekennzeichnet ist:
- - Detektieren einer besonderen Position des Betätigungs organs, die erlaubt, sicher zu sein, daß der photoelek trische Sensor nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan beansprucht wird (neutrale Position),
- - Detektion der Wertes eines Signals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des photoelektrischen Sensors in Verbindung steht, wenn auch er nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan beansprucht wird (detektierter Wert im Neutralen),
- - Vergleichen des detektierten neutralen Wertes mit einem zuvor detektierten neutralen Wert, der gespeichert wird,
- - Ableiten eines aktualisierten Korrekturfaktors für den Sensor, und
- - wenn schließlich der Sensor erneut funktionsmäßig durch eine geeignete Verschiebung des Betätigungsorganes beansprucht wird, Verbessern mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors des Signals des Sensors, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbindung steht, um ein Ausgangssignal zu erhalten, das in der aktualisierten Art kompensiert ist, in Abhängigkeit der Alterung und der Temperatur.
Die Detektion der oben genannten besonderen Stellung des
Betätigungsorgans kann auf jede geeignete Art bewirkt
werden, die dem Fachmann bekannt ist (zum Beispiel Detek
tion der Position durch einen Mikro-Schalter, durch eine
Unterbrechung eines Lichtstrahls, usw. . .), die in jeder
Art von proportionaler Fernbedienung realisiert werden
kann, darin eingeschlossen diejenigen, die nur einen ein
zigen Abgang oder Ausgang oder eine ungerade Anzahl von
Ausgängen aufweisen, die mit dem Betätigungsorgan verbun
den sind.
Gleichwohl kann man sich sehr vorteilhaft eines besonde
ren Aufbaus bedienen, wenn die Vorrichtung der proportio
nalen Fernbedienung zwei oder eine gerade Anzahl von Aus
gängen aufweist, eine Konfiguration, die der größten An
zahl der proportionalen Fernbedienungseinrichtungen, die
in der Praxis benutzt werden, entspricht.
Im Fall einer Vorrichtung einer proportionalen
elektrischen Fernbedienung nach dem Manipulations- oder
Analogtyp, die gleitende Druckaufnehmer aufweist, die
paarweise verbunden bzw. assoziiert sind und selektiv
ausgehend von einem Betätigungsorgan zur progressiven
Verschiebung betätigt werden, wobei jeder Druckaufnehmer
funktionsmäßig mit einem photoelektrischen Sensor
verbunden ist, zur Erzeugung eines elektrischen Signals,
von dem ein Parameter repräsentativ für die Verschiebung
und/oder die Stellung oder Position des Druckaufnehmers
ist, und folglich des Betätigungsorgans stellt man fest,
daß die photoelektrischen Sensor, die paarweise verbunden
sind mit den jeweiligen Druckaufnehmern, einer
Betriebsart mit gegensätzlicher Phase unterworfen sind:
Wenn das Betätigungsorgan in einer gegebenen Richtung verschoben wird, resultiert daraus eine Betätigung eines Druckaufnehmers und folglich eine Betätigung des zugehörigen photoelektrischen Sensors, so lange bis zur selben Zeit der andere Druckaufnehmer nicht beansprucht wird und der andere Sensor, der mit letzterem verbunden ist, nicht angeregt wird.
Wenn das Betätigungsorgan in einer gegebenen Richtung verschoben wird, resultiert daraus eine Betätigung eines Druckaufnehmers und folglich eine Betätigung des zugehörigen photoelektrischen Sensors, so lange bis zur selben Zeit der andere Druckaufnehmer nicht beansprucht wird und der andere Sensor, der mit letzterem verbunden ist, nicht angeregt wird.
Dies ist folglich die Ausgangsidee dieser besonderen Rea
lisierung der Erfindung, nämlich von der provisorischen
Aufrechterhaltung des nicht angeregten Zustands dieses
anderen photoelektrischen Sensors zu profitieren, um den
wirklichen Zustand seines Ausgangs zu detektieren, um
dafür Rechnung zu tragen, wenn er erneut angeregt wird
anläßlich einer späteren Verschiebung entsprechend dem
Betätigungsorgan.
Zu diesem Zweck und in diesem Zusammenhang schlägt die
Erfindung ein Verfahren vor, um das Ausgangssignal eines
photoelektrischen Sensors, der eine Alterungs- und eine
Temperaturdrift aufweist, in einer proportionalen
elektrischen Fernbedienung nach dem Manipulations- oder
Analogtyp, die gleitende Druckaufnehmer, die paarweise
verbunden sind, aufweist, und selektiv ausgehend von
einem Betätigungsorgan zum progressiven Verschieben
betätigt werden, wobei jeder Druckaufnehmer
funktionsmäßig mit einem photoelektrischen Sensor
verbunden ist zur Erzeugung eines elektrischen Signals,
von dem ein Parameter repräsentativ für die Verschiebung
und/oder der Stellung des Druckaufnehmers ist, und
folglich des Betätigungsorgans, wobei das Verfahren im
wesentlichen durch die Abfolge der folgenden Schritte
gekennzeichnet ist:
- - Detektieren eines minimalen Schwellenwerts eines Sig nals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal eines ersten photoelektrischen Sensors verbunden ist, der mit einem der beanspruchten Druckaufnehmer durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans verbunden ist,
- - Detektieren des Wertes eines Signals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal eines zweiten photoelektrischen Sensors in Verbindung bzw. Beziehung steht, der mit dem anderen Druckaufnehmer, der nicht durch das verschobene Betätigungsorgan beansprucht wurde, verbunden ist (detektierter Wert im Neutralen),
- - Vergleichen des detektierten neutralen Wertes mit einem gespeicherten früher detektierten neutralen Wert,
- - Schließen daraus auf einen aktualisierten Korrekturfak tor für den zweiten Sensor, und
- - dann, wenn der Druckaufnehmer, der mit dem zweiten Sensor verbunden ist, funktionsmäßig seinerseits durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans beansprucht wurde, Verbessern mit Hilfe des aktualisierten Korrek turfaktors des Signals des zweiten Sensors, das eindeutig mit seinem Ausgangssignal in Verbindung steht, derart, daß man ein Ausgangssignal erhält, das in einer aktualisierten Art als Funktion der Alterung und der Temperatur kompensiert ist.
Vorzugsweise verbessert man mit Hilfe des aktualisierten
Korrekturfaktors den detektierten Wert des Ausgangssigna
les selbst des Sensors bzw. des zweiten photoelektrischen
Sensors.
Vorzugsweise ist der aktualisierte Korrekturfaktor unab
hängig vom Verhältnis des gespeicherten detektierten neu
tralen Wertes zum detektierten neutralen Wert.
Immer vorteilhaft ist es, wenn die minimale Schwelle ei
nem vorherbestimmten Wert entspricht, insbesondere unge
fähr 50% der Dynamik des Ausgangssignals des Sensors
bzw. des ersten Sensors, die ausgemacht wird durch die
Differenz ihres gespeicherten Maximumwertes, der
insbesondere der maximalen Verschiebung des Befehlsorgans
in der beanspruchten Richtung des Sensors entspricht und
ihres minimalen gespeicherten Wertes, der insbesondere
der Ruheposition des Befehlsorgans entspricht.
Es erweist sich übrigens, daß die Drift des Ausgangssig
nals als Funktion der Temperatur für einen Sensor, der
einer homogenen Umgebungstemperatur unterworfen ist,
ungefähr dieselbe für alle Sensoren eines gleichen Typs
ist. Es ist daher möglich, vorzusehen, auf eine
vorhersagende Art, eine ungefähre Kompensation allein der
thermischen Drift des Ausgangssignals des
photoelektrischen Sensors zu bewirken, und nur danach bei
dem ungefähren temperaturkompensierten Signal die vorher
erwähnte Kompensation zu bewirken, die so global die
Alterungsdrift und nur dann den Rest der Temperaturdrift,
der nicht in den ungefähren bzw. approximativen
vorhersagenden Kompensation Rechnung getragen wurde,
kompensiert.
Zu diesem Ziel, bevor man mit den im wesentlichen hier
oben beschriebenen Schritten fortfährt, realisiert man
folgende Schritte:
- - Aufnehmen eines Evolutionsgesetzes der Drift des Aus gangssignals mindestens eines photoelektrischen Sensors als Funktion der Temperatur, wobei dieses Evolutionsgesetz als typisches Gesetz angesehen wird,
- - Aufstellen ausgehend von diesem typischen Gesetz und Speichern eines Evolutionsgesetzes eines analogen Sollwert- oder Kompensationssignals als Funktion der Umgebungstemperatur, und
- - Regeln bzw. Steuern mit Hilfe des analogen Steuer- bzw. Kompensationssignals eines Signals des photoelektrischen Sensors, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbindung steht, wobei das oben erwähnte gespeicherte Evolutionsgesetz derart ausgewählt wird, daß die Evolu tion oder Entwicklung des analogen Kompensationssignals als Funktion der Temperatur eine derartige Größe und Vorzeichen besitzt, daß es sich durch eine Variation des Ausgangssignals von ungefähr derselben Größe und entgegengesetztem Vorzeichen auf Grund der thermischen Drift überträgt.
So kompensiert man ungefähr nach Art einer Vorhersage,
die thermische Drift des Ausgangssignals des photoelek
trischen Sensors, um ein auf eine vorhergesagende Art
kompensiertes Ausgangssignal zu erhalten, auf das man die
weiter oben erwähnten Hauptschritte anwendet.
In einer interessanten Realisierung einer Ausführungsform
des Verfahrens, nachdem man das oben erwähnte typische
Gesetz aufgenommen hat, sieht man folgendes vor:
- - Aufstellen ausgehend von dem typischen Gesetz und Speichern eines Gesetzes der Entsprechung zwischen den Werten der Umgebungstemperatur und den Werten des Modu lationsgrads oder -index der Breite eines periodischen Signals, das in der Breite moduliert ist,
- - dann im Lauf des Betriebs des photoelektrischen Sensors, Detektieren der Umgebungstemperatur, in der der photoelektrische Sensor eingesetzt ist,
- - Erzeugen eines periodischen Signals, das in der Größe moduliert ist mit dem aus dem Speicher ausgewählten Modulationsgrad oder -index entsprechend dem detektierten Wert der Temperatur,
- - Gewinnen eines analogen Sollwert- oder Kompensations signals, das durch den Durchschnitts- bzw. Mittelwert des periodischen in der Breite modulierten Signales aufgebaut ist mit einem oben erwähnten ausgewählten Modulationsgrad entsprechend der Umgebungstemperatur, und
- - Regeln mit Hilfe eines so aufgebauten analogen Kompensationssignales, eines Signales des photoelektrischen Sensors, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbindung steht.
In einem praktischen Fall der Realisierung des Verfahrens
regelt man mit Hilfe des analogen Kompensationssignals
das Anregungssignal des photoelektrischen Sensors, das in
einer eindeutigen Art mit dem Ausgangssignal des Sensors
in Verbindung steht und genauer kann man ebenfalls
vorsehen, daß der photoelektrische Sensor einen
Photoemitter und einen Photorezeptor, die optisch
gekoppelt sind, aufweist, und daß man dann das Anre
gungssignal des Photoemitters regelt, um das Ausgangs
signal des Sensors in einer vorhersagenden Art zu
kompensieren.
Schließlich liegt eine andere Fehlerursache für das Aus
gangssignal des photoelektrischen Sensors in der
Erscheinung eines Signals (Dunkelsignal) in der Abwe
senheit von Erregung durch Licht (Abwesenheit von Be
leuchtung) des Sensors. Insbesondere scheint ein von Null
verschiedener Strom im Ausgang eines nicht beleuchteten
Photorezeptors. Dort kann dieses parasitäre Signal die
selben Effekte wie eine Verschiebung bzw. Verstellung des
Betätigungsorgans der Fernsteuerungsvorrichtung bewirken
und es ist wünschenswert, sie zu kompensieren, um die
ungewünschten Effekte auszulöschen.
Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die Abfolge
folgender Schritte vorzusehen:
- - Unterbrechen der Beleuchtung des photoelektrischen Sensors,
- - Messen des Ausgangssignals (Dunkelsignals) des nicht be leuchteten photoelektrischen Sensors,
- - Speichern des Dunkelsignals des photoelektrischen Sensors,
- - und schließlich im Lauf des Betriebs des erneut be leuchteten photoelektrischen Sensors, Berücksichtigen des Dunkelsignals, um daraus auf das wahre Ausgangssignal des photoelektrischen Sensors zu schließen.
Diese Schritte, die auf eine Kompensation des Dunkelstro
mes abzielen, können realisiert werden in Begleitung des
einen oder anderen zuvor erwähnten Aspektes des Ver
fahrens der Erfindung derart, daß die oben erwähnten
Schritte zur Kompensation der Drift auf das kompensierte
Ausgangssignal angewendet werden im Hinblick auf das Dun
kelsignal mit dem Ziel, ein Ausgangssignal, das hin
sichtlich der Alterungs- und Temperaturdrift kompensiert
ist, schließlich in einer vorhersagenden Art in der Tem
peratur kompensiert ist, und der Existenz eines Dunkelsi
gnals Rechnung trägt.
Insbesondere kann man auf eine sehr interessante Art vor
sehen, eine totale Kompensation des Ausgangssignals des
photoelektrischen Sensors sicherzustellen, der einen
optisch gekoppelten Photoemitter und Photorezeptor auf
weist, wobei diese totale Kompensation dadurch gekenn
zeichnet ist,
- - daß das Ausgangssignal des Sensors ungefähr bzw. approximativ thermisch kompensiert ist auf eine vorhersagende Art wie weiter oben erwähnt wurde,
- - weiter, daß das so in einer vorhersagende Art kompen sierte Signal kompensiert wird, um der Existenz eines Dunkelstromes Rechnung zu tragen, wie weiter oben erwähnt wurde,
- - und weiter, daß das Signal überdies kompensiert wird hinsichtlich der Alterungsdrift und dem Rest der thermi schen Drift, die weiter oben erwähnt wurde.
Man kann hier bemerken, daß die verschiedenen hier oben
erwähnten Kompensationen in einer vollständig automati
schen Art und Weise bewirkt werden können, nach dem
Speichern der Startdaten, über das ganze Leben lang der
so aufgebauten Fernsteuerungsvorrichtung. Die erneute Ak
tualisierung der Kompensation als Funktion der Alterung
und der Temperatur kann bei jeder Betätigung des Befehls
einstellhebels geschehen. Die erneute Aktualisierung der
zwei anderen Kompensationen kann in einer zyklischen Art
und Weise bewirkt werden zu den Zeitintervallen einer so
kurzen Größenordnung, wie einer Sekunde oder Millise
kunde, wenn man den schnellen Betrieb aktueller elektro
nischer Schaltkreise (Mikroprozessoren) berücksichtigt,
die man benutzen kann, um das Verfahren der Erfindung zu
verwerten. Es ist so sichergestellt, daß, wie schnell
auch immer die Variation der Parameter, die die Drift des
Ausgangssignals beeinflussen, ist, daß das Signal wirksam
kompensiert werden wird und, daß von diesem Signal
ausgehende ferngesteuerte Gebrauchsorgan einen zuverläs
sigen Betrieb haben wird.
Nach einem zweiten ihrer Aspekte, schlägt die Erfindung
einen elektronischen Schaltkreis zur Kompensation eines
Ausgangssignals eines photoelektrischen Sensors vor, der
eine Alterungs- und eine Temperaturdrift aufweist, in
einer proportionalen elektrischen Fernbedienungsvor
richtung nach dem Manipulations- oder Analogtyp, der ein
Betätigungsorgan zur progressiven Verschiebung bzw. Ver
stellung aufweist, das funktionsmäßig mit mindestens
einem photoelektrischen Sensor verbunden ist, zur Erzeu
gung eines elektrischen Signals, von dem ein Parameter
repräsentativ für die Verschiebung und/oder der Position
des Betätigungsorgans ist, wobei der gemäß der Erfindung
aufgebaute Schaltkreis im wesentlichen dadurch charakte
risiert ist, daß er folgendes aufweist:
- - Schwellenwertmittel zum Detektieren einer besonderen Position des Betätigungsorgans, was erlaubt, sicher zu sein, daß der photoelektrische Sensor nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan beansprucht wird (positionsmäßig),
- - Detektionsmittel zum Detektieren des Wertes eines Sig nals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des photoelek trischen Sensors in Verbindung steht, während er nicht funktionsmäßig durch das Befehlsteil beansprucht wurde (detektierter Wert im Neutralen),
- - erste Speichermittel zur Speicherung eines früher durch die Detektionsmittel detektierten Wertes, der als Refe renz benutzt wird,
- - Bestimmungsmittel zum Liefern eines aktualisierten Kor rekturfaktors für den zweiten Sensor, ausgehend von dem detektierten Wert durch die Detektionsmittel, wenn die oben erwähnten Schwellwertmittel die oben erwähnte Schwelle detektiert haben und ausgehend von dem Refe renzwert der Speichermittel,
- - zweite Speichermittel zum Speichern des aktualisierten Korrekturfaktors, und
- - erste Korrekturmittel, die unter die Abhängigkeit der zweiten Speichermittel gestellt werden, zum Verbessern eines Signals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbindung oder Beziehung steht mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors, wenn der Sensor funktionsmäßig durch eine geeignete Verschiebung des Betätigungsorgans beansprucht wurde, derart, daß das Ausgangssignal des Sensors in einer aktualisierten Weise als Funktion der Alterung und der Temperatur kompensiert wird.
Die oben erwähnten Schwellenwertmittel können zu diesem
Ziel durch alle geeigneten Mittel aufgebaut sein, die dem
Fachmann bekannt sind (Mikro-Schalter, optischer De
tektor,. . .).
Indessen in dem besonderen Fall (aber zahlenmäßig dem
wichtigsten) von proportionalen Fernbedienungsvorrichtun
gen, die eine gerade Anzahl von Ausgängen aufweisen, ist
es vorteilhaft, dem alternativen Betrieb der zwei
Ausgänge den Vorzug zu geben, um die oben erwähnten
Schwellenmittel ausgehend von demjenigen Ausgang, der
nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan bean
sprucht wurde, aufzubauen.
Zu diesem Ziel und in diesem Zusammenhang schlägt die Er
findung einen elektronischen Schaltkreis für die Kompen
sation eines Ausgangssignals eines photoelektrischen
Sensors, der eine Alterungs- und eine Temperaturdrift
aufweist, in einer proportionalen elektrischen Fernbe
dienungsvorrichtung nach dem Manipulations- oder Analog
typ, die paarweise verbundene gleitende Druckaufnehmer
aufweist und die selektiv ausgehend von einem Be
tätigungsorgan zur progressiven Verschiebung bzw. Ver
stellung betätigt werden, wobei jeder Druckaufnehmer
funktionsmäßig mit einem photoelektrischen Sensor
verbunden ist zur Erzeugung eines elektrischen Signals,
von dem ein Parameter repräsentativ für die Verschiebung
und/oder der Position des Druckaufnehmers und folglich
des Betätigungsorgans ist, und wobei der Schaltkreis, der
erfindungsgemäß aufgebaut ist, im wesentlichen dadurch
gekennzeichnet ist, daß er folgendes aufweist:
- - Schwellenwertmittel zum Detektieren einer minimalen Schwelle eines Signales, das eindeutig mit dem Ausgangs signal eines ersten Sensors in Verbindung steht, der mit einem ersten der oben genannten Druckaufnehmer verbunden ist, wenn der letztere durch eine Verschiebung des Betätigungsteils beansprucht wird,
- - Detektionsmittel zum Detektieren des Wertes eines Signales, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des zweiten photoelektrischen Sensors in Verbindung steht, der mit einem zweiten Druckaufnehmer verbunden ist (detektierter Wert im Neutralen),
- - erste Speichermittel, um einen zuvor durch die Detekti onsmittel detektierten neutralen Wert zu speichern, der als Referenz benutzt wird,
- - Bestimmungsmittel zum Liefern eines aktualisierten Kor rekturfaktors für den zweiten Sensor, ausgehend von dem durch die Detektionsmittel detektierten Wertes, wenn die oben erwähnten Schwellenwertmittel den oben erwähnten Schwellenwert detektiert haben und ausgehend von dem Referenzwert der Speichermittel,
- - zweite Speichermittel zum Speichern des aktualisierten Korrekturfaktors und
- - erste Korrekturmittel, die unter die Abhängigkeit der zweiten Speichermittel gestellt werden, zum Verbessern eines Signales, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des zweiten Sensors in Verbindung steht mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors, wenn der zweite Druck aufnehmer, der mit dem zweiten Sensor verbunden ist, funktionsmäßig seinerseits durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans beansprucht wird derart, daß das Ausgangssignal des zweiten Sensors in einer aktualisierten Art und Weise als Funktion der Alterung und der Temperatur kompensiert wird.
Vorzugsweise ist der Eingang der ersten Korrekturmittel
mit dem Ausgang der Detektionsmittel des Ausgangssignals
des photoelektrischen Sensors verbunden (Korrektur in
offener Schleife).
Vorteilhafterweise weisen die oben erwähnten Bestim
mungsmittel des aktualisierten Korrekturfaktors Berech
nungsmittel auf, die geeignet sind, um das Verhältnis des
früher detektierten und in den oben genannten ersten
Speichermitteln gespeicherten Wertes zum neutral detek
tierten Wert zu berechnen.
Wenn jeder photoelektrische Sensor einer Umge
bungstemperatur, die in vernünftigen Rahmen homogen ist,
unterworfen wird, kann man überdies vorsehen, daß die
Detektionsmittel des Ausgangssignales des photoelek
trischen Sensors approximative und vorhersagende
thermische Kompensationsmittel aufweisen:
- - dritte Speichermittel zum Speichern eines Evolu tionsgesetzes eines analogen Kompensationssignals als Funktion der Umgebungstemperatur, das aufgestellt ist von einem typischen Evolutionsgesetz der Drift eines Ausgangssignals eines Musters des photoelektrischen Sensors als Funktion der Temperatur, und - zweite Korrekturmittel, die unter die Abhängigkeit der Behandlungsmittel gestellt sind zur Korrektur mit dem analogen Kompensationssignal eines Signales, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbin dung steht, wobei das oben erwähnte gespeicherte Gesetz der Entsprechung ausgewählt wurde in einer Art, daß die Evolution des analogen Kompensationssignals als Funktion der Temperatur eine derartige Größe und ein derartiges Vorzeichen besitzt, daß es sich durch eine Variation des Ausgangssignals des Sensors von ungefähr derselben Größe und entgegengesetztem Vorzeichens zu der der thermischen Drift überträgt mit dem Ziel, ein Ausgangssignals des Sensors zu erhalten, das thermisch in einer vor hersagenden Art kompensiert ist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die
approximativen und vorhersagenden Kompensationsmittel
folgendes auf:
- - die oben genannten dritten Speichermittel zum Speichern von Wertepaaren der Umgebungstemperatur und von Werten des Modulationsgrades der Breite eines periodisch brei tenmodulierten Signals, die aufgestellt wurden ausgehend von einem typischen Evolutionsgesetz der Drift eines Ausgangssignales eines Musters des photoelektrischen Sensors als Funktion der Temperatur,
- - Detektionsmittel für die Temperatur zum Detektieren ei ner Umgebungstemperatur, in die der photoelektrische Sensor eingesetzt wird,
- - Auswahlmittel eines Modulationsgrades, die unter die Abhängigkeit der Detektionsmittel der Temperatur gestellt sind und zum Auswählen geeignet sind unter den dritten Speichermitteln eines Wertes des Grades der Modulation entsprechend einem detektierten Wert der Umgebungstempe ratur,
- - Erzeugungsmittel des periodischen Signales, die unter die Abhängigkeit der oben erwähnten Auswahlmittel eines Modulationsgrades gestellt sind und geeignet sind zum Er zeugen eines periodisch breitenmodulierten Signales mit dem ausgewählten Modulationsgrad,
- - Behandlungsmittel zum Liefern eines analogen Kompensationssignals, das durch den Mittelwert dieses periodisch breitenmodulierten Signales aufgebaut wird gemäß der Umgebungstemperatur, und
- - die oben erwähnten zweiten Korrekturmittel, die unter die Abhängigkeit der Behandlungsmittel gestellt werden.
In diesem Fall ist es vorsehbar, daß die zweiten Korrek
turmittel auf das Anregungssignal des photoelektrischen
Sensors Einfluß nehmen; genauer, wenn der photo
elektrische Sensor einen Photoemitter und einen
Photorezeptor aufweist, die optisch gekoppelt sind, dann
wirken die zweiten Korrekturmittel auf den Anregungsstrom
des Photoemitters, um in einer vorhersagenden Art und
Weise das Ausgangssignal des Sensors zu kompensieren.
Es kann ebenfalls vorgesehen sein, daß die Detektions
mittel des Ausgangssignals des photoelektrischen Sensors
Kompensationsmittel als Funktion eines Dunkelstromes auf
weisen, die folgendes aufweisen:
- - Unterbrechungsmittel oder Schaltermittel der Beleuch tung, die betätigt werden, wenn sie in Betrieb sind, um eine Unterbrechung der Beleuchtung des photoelektrischen Sensors hervorzurufen,
- - vierte Speichermittel, um den Wert des Ausgangssignals des Sensors zu speichern, wenn die Beleuchtung des Sensors unterbrochen wird (Dunkelsignal), und
- - dritte Korrekturmittel, die unter die Abhängigkeit der vierten Speichermittel gestellt werden, zur Korrektur in einer kontinuierlichen Art des Ausgangssignals des erneut beleuchteten photoelektrischen Sensors im Lauf des Betriebs, mit dem gespeicherten Wert, um ein Ausgangs signal zu liefern, das in einer aktualisierten Art kom pensiert ist als Funktion des Dunkelsignales.
In diesem Fall weisen die Unterbrechungsmittel der Be
leuchtung vorzugsweise elektrische Unterbrechungs- oder
Schaltermittel auf, die mit einem Eingang der elektri
schen Anregung des Sensors verbunden sind und
vorteilhafterweise weisen die dritten Korrekturmittel
Subtraktionsmittel auf zum kontinuierlichen Subtrahieren
des gespeicherten Wertes des Dunkelsignales vom instanta
nen Wert des Ausgangssignales des im Betrieb beleuchteten
Sensors.
Es ist ebenso möglich, den elektronischen Schaltkreis so
aufzubauen, daß eine vollständige Kompensation der Drif
ten des Ausgangssignales des photoelektrischen Sensors
als Funktion der Alterung und der Temperatur und des
Dunkelsignals sicherstellt; in diesem Fall weist der
Schaltkreis folgendes in Kombination auf:
- - die oben erwähnten thermischen vorhersagenden Kompensa tionsmittel, die derart verbunden sind, um eine vor hersagende Kompensation in der Temperatur des Ausgangssi gnals des photoelektrischen Sensors sicherzustellen,
- - die oben genannten Kompensationsmittel als Funktion ei nes Dunkelsignales, die derart verbunden sind, um das oben erwähnte thermisch in einer vorhersagenden Art kom pensierte Signal zu empfangen, und
- - die oben erwähnten Kompensationsmittel als Funktion der Alterung und des Restes der Temperaturdrift, die mit den Ausgängen der vorhergehenden Mittel verbunden sind.
Es ist interessant, um den Schaltkreis der Erfindung so
leistungsfähig wie möglich zu machen, wobei er vollstän
dig kompakt wie möglich ist, indem man die verfügbaren
Bauteile in der modernen Elektronik benutzt und eine Kom
bination folgender Anordnungen vorsieht, um einen
Schaltkreis der vollständigen Kompensation zu realisie
ren, der sich dadurch charakterisiert, daß er folgendes
aufweist:
- - einen Mikroprozessor, der mit mindestens einem Fest speicher verbunden ist, der die Anfangsdaten enthält und mit mindestens einem Schreib- und Lesespeicher, der die aktualisierten Entwicklungsdaten enthält,
- - Detektionsmittel der Temperatur, die mindestens einen Sensor der Temperatur aufweisen, die mit mindestens einem Eingang des Mikroprozessors verbunden sind,
- - jeweilige Ausgänge der zwei photoelektrischer Sensor, die jeweils mit den zwei anderen Eingängen des Mikroprozessors verbunden sind,
- - zwei jeweilige Anregungseingänge der zwei photoelektri schen Sensoren, die mit einem gemeinsamen An regungsausgang des Mikroprozessors verbunden sind,
- - Unterbrechungsmittel zum Durchlässig- oder Nicht- Durchlässigmachen der jeweiligen zwei Anregungseingänge der zwei photoelektrischen Sensoren, die beim gemeinsamen Befehlausgang der Blockierung des Mikroprozessors verbunden sind, und
- - zwei Ausgänge des Mikroprozessors, die jeweils voll ständig kompensierte Ausgangssignale liefern, der mit den zwei Sensoren verbunden sind.
Vorteilhafterweise kann man also überdies folgendes
vorsehen:
- - der Anregungsausgang des Mikroprozessors liefert das oben genannte periodisch breitenmodulierte Signal als Funktion der Temperatur,
- - dieser Ausgang ist mit einem Filterschaltkreis verbun den, der die oben erwähnten Detektionsmittel des Mittel wertes aufbaut, und
- - der Ausgang des Filterschaltkreises ist mit den zwei jeweiligen Eingängen der zwei Additionsschaltungen ver bunden, von denen die zwei anderen Eingänge jeweils Signale empfangen, die repräsentativ für die jeweiligen Anregungsströme der zwei photoelektrischen Sensoren sind, und von denen die jeweiligen Ausgänge mit den je weiligen Anregungseingängen der zwei photoelektrischen Sensoren verbunden sind.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden einige Aus
führungsbeispiele detailliert anhand der beigefügten
Zeichnungen beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
Fig. 1 ein Übersichtsschema, das einen Kompensations
schaltkreis der Alterungs- und Temperaturdrift
darstellt, der im Einklang mit der Erfindung auf
gebaut ist;
Fig. 2 ein Übersichtsschema, das ein Ausführungsbeispiel
eines Kompensationsschaltkreises, der die Tempera
turdrift vorhersagt, darstellt und fähig ist, ei
nen Teil des Schaltkreises der Fig. 1 bilden kann;
Fig. 3 ein Übersichtsschema, das einen Kompensations
schaltkreis des Dunkelsignales darstellt, der fä
hig ist, einen Teil des Schaltkreises der Fig. 1
bilden kann;
Fig. 4 ein Übersichtsschema, das einen vollständigen Kom
pensationsschaltkreis von Driften darstellt, ein
schließlich einer Variante der vorhersagenden Kom
pensation der Temperaturdrift, einer Kompensation
der Alterungsdrift und eines Restes der thermi
schen Drift gemäß Fig. 1 und eine Kompensation des
Dunkelsignals gemäß der Fig. 3; und
Fig. 5 ein elektronisches Schema eines Ausführungsbei
spiels des vollständigen Kompensationsschaltkrei
ses der Driften der Fig. 4.
In Fig. 1 wurde eine proportionale elektrische Fernbedie
nungsvorrichtung nach dem Manipulations- oder Analogtyp
(zum Beispiel mit dem Fuß oder auf eine andere Art betä
tigbar) dargestellt, die die Druckaufnehmer oder Bewe
gungsaufnehmer 1 aufweist, die in den jeweiligen Bohrun
gen der Führung 2 gleiten und paarweise verbunden bzw.
assoziiert sind. Die Druckaufnehmer 1 werden selektiv
ausgehend von einem Betätigungsorgan 3 betätigt, die
Nockenmittel 4 aufweisen, gegen die die Druckaufnehmer
durch die Federn 5 gedrückt werden, wobei sich die
Nockenmittel 4 um eine Achse 6 durch die manuelle Betä
tigung eines Griffes 7 drehen können, um selektiv den
einen oder den anderen der Druckaufnehmer 1 zu niederzu
drücken. Jeder Druckaufnehmer 1 ist funktionsmäßig mit
einem photoelektrischen Sensor C1, C2 verbunden bzw.
assoziiert, der geeignet ist, ein elektrisches Ausgangs
signal S1, S2 zu erzeugen, von dem ein Parameter (zum
Beispiel die Amplitude des Stromes) repräsentativ für die
Verschiebung und/oder der Stellung des entsprechenden
Druckaufnehmers ist. Zum Beispiel, wie dargestellt, ist
jeder Druckaufnehmer 1 (2) gegenseitig mechanisch mit ei
nem Film oder Schirm 8 verbunden, der opak oder von
variabler Durchlässigkeit ist (zum Beispiel maximale Opa
zität in der Ruheposition oder neutralen Position, wie in
Fig. 1 dargestellt ist), der zwischen einem Photoemitter
E1, E2 (zum Beispiel eine emittierende Diode, wie zum
Beispiel eine Leuchtdiode LED) und einem Photorezeptor R1
bzw. R2 (zum Beispiel eine empfangende Photodiode), die
gegenüberliegend angeordnet sind, wobei jede Anordnung
eines Photoemitters E1, E2 und eines Photorezeptors R1,
R2 und eines beweglichen Schirms 8 eines photoelektri
schen Sensors C1 bzw. C2 bildet.
Das Signal der Ausgänge S1, S2 der Sensor C1, C2 wird
zunächst auf die Detektionsmittel 9 angelegt, die
beispielsweise aus einer einfachen Signalumformungs
schaltung aufgebaut sein können, aber die ebenfalls in
einer komplexeren Form wie weiter unten beschrieben wird,
aufgebaut sein können.
Um eine Kompensation der Alterungsdrift und der vollstän
digen oder teilweisen Temperaturdrift der Ausgangssignale
S1, S2 zu bewirken, muß man die Vergleichswerte der
Signale detektieren und zu diesem Ziel Messungen durch
führen, wenn die Sensoren in in der Zeit identisch
reproduzierbaren Anregungsbedingungen sind. Diese
Bedingung ist erfüllt, wenn der zu testende Sensor in
einer neutralen Position ist (kein Anregungssignal).
Die Detektion der erforderlichen Bedingungen kann mittels
klassischer Positionsdetektionsmittel (Mikro-Schalter,
optische Detektion der Position,. . .) bewirkt werden, in
Zusammenwirkung mit dem Betätigungsorgan, oder dem beweg
lichen Gerät (Druckaufnehmer 1 (2) und/oder Schirm 8),
das funktionsmäßig mit dem Betätigungsorgan verbunden
ist. Diese Lösung muß man insbesondere im Auge behalten,
wenn die Fernbedienungsvorrichtung nur einen einzigen
Ausgang oder eine ungerade Anzahl von Ausgängen aufweist.
Im Gegenteil, wenn die Fernbedienungsvorrichtung zwei
Ausgänge oder eine gerade Anzahl von Ausgängen aufweist,
kann man eine funktionsmäßige Besonderheit von dem Typ
der Vorrichtung der folgenden Art ausnützen.
Unter Berücksichtigung der Besonderheiten der Montage der
Fernbedienungsvorrichtung, die im Rahmen der Erfindung in
Betracht gezogen werden, ist sichergestellt, daß der eine
der Sensoren (zum Beispiel C2) in der neutralen Position
ist, während der andere Sensor in diesem Fall C1 angeregt
wird, eine Bedingung, die erfüllt ist, wenn man
detektiert, daß das Ausgangssignal S1 des Sensors C1 eine
vorherbestimmte Schwelle überschritten hat. Als Mittel
der Sicherheit kann diese minimale Schwelle einen
vorherbestimmten Wert (zum Beispiel 50%) der Dynamik des
Ausgangssignales S1 entsprechen, das von der Differenz
seines maximal gespeicherten Wertes und seines minimal
gespeicherten Wertes aufgebaut ist.
Unter diesen Umständen, wenn das Betätigungsorgan 3 zum
Beispiel nach links in der Fig. 1 verschoben wird, lie
fern die Bestimmungsmittel des Schwellenwerts 10 eine
Schwellenwertinformation an einen Komparator 11, der
ebenfalls das Signal S1 empfängt, das von den Detek
tionsmitteln 9 des Signales S1 geliefert wird.
Der Komparator 11 erzeugt ein Auslösungs- oder Triggersi
gnal, das an einem Befehlseingang der Bestimmungs- oder
der Berechnungsmittel 12 angelegt wird, die einerseits
ein Ausgangssignal der Detektionsmittel 9 des Signals S2
empfangen, das aus dem Sensor C2 hervorgegangen ist und
andererseits einen früheren Wert des Signals S2 (zum
Beispiel einen Anfangswert dieses Signales vom
Betriebsbeginn der Fernbedienungsvorrichtung), der in 13
auf eine definitive Art (zum Beispiel einem Festspeicher)
gespeichert wurde, und der von da an als Referenz dient.
Die Bestimmungsmittel 12 arbeiten einen aktualisierten
Korrekturfaktor K2 aus, zum Beispiel, indem sie das Ver
hältnis des gespeicherten Referenzwertes zum aktuell de
tektierten Wert in einer neutralen Position berechnen.
Der Wert des aktualisierten Korrekturfaktors K2 wird dann
in 14 (zum Beispiel ein Schreib- und Lesespeicher) ge
speichert.
Wenn schließlich die Betätigungsmittel im Laufe des Be
triebs in der umgekehrten Richtung (in Fig. 1 nach
rechts) betätigt werden und auf den Druckaufnehmer 1 wir
ken, was dem Aktivmachen des Sensors C2 entspricht, ist
Komparator 11, der mit dem Sensor C1 verbunden ist, nicht
mehr aktiv und liefert nicht mehr das Auslösungssignal:
Der zuvor bestimmte Wert K2 wird folglich in den Speichermitteln 14 (zum Beispiel Schreib- und Lesespei cher) gespeichert und auf die Korrekturmittel 15 ange legt, die im übrigen ein Signal empfangen, das reprä sentativ für das Ausgangssignal des Sensors ist. In dem dargestellten Beispiel ist das in Frage stehende Signal direkt das Ausgangssignal der Detektionsmittel 9 des Signals S2 (Korrektur in der offenen Schleife). Die Korrekturmittel liefern also ein Signal S′2, das auf eine aktualisierte Art kompensiert ist (indem der Koeffizient K2 jedesmal, wenn eine geeignete Manipulation der Betä tigungsmittel 3 - nach links in Fig. 1 - den Sensor C1 aktiv macht, wieder ausgewertet wird) als Funktion der Alterurig des Sensors C2 und der Umgebungstemperatur.
Der zuvor bestimmte Wert K2 wird folglich in den Speichermitteln 14 (zum Beispiel Schreib- und Lesespei cher) gespeichert und auf die Korrekturmittel 15 ange legt, die im übrigen ein Signal empfangen, das reprä sentativ für das Ausgangssignal des Sensors ist. In dem dargestellten Beispiel ist das in Frage stehende Signal direkt das Ausgangssignal der Detektionsmittel 9 des Signals S2 (Korrektur in der offenen Schleife). Die Korrekturmittel liefern also ein Signal S′2, das auf eine aktualisierte Art kompensiert ist (indem der Koeffizient K2 jedesmal, wenn eine geeignete Manipulation der Betä tigungsmittel 3 - nach links in Fig. 1 - den Sensor C1 aktiv macht, wieder ausgewertet wird) als Funktion der Alterurig des Sensors C2 und der Umgebungstemperatur.
Die Schaltkreisanordnung, die unterhalb der Detektions
mittel 9 des Signals S2 angeordnet ist, wird allgemein
mit dem Bezugszeichen 16 in der Fig. 1 bezeichnet.
Man wird dort bemerken, daß es ebenfalls möglich ist, mit
Hilfe der Korrekturmittel 15, nicht direkt das Ausgangs
signal des Sensors C2 zu korrigieren, sondern ein Signal
das eindeutig mit diesem Ausgangssignal in Verbindung
oder Beziehung steht; insbesondere kann man das
Anregungssignal des Photoemitters E2 derart korrigiert,
daß das Ausgangssignal S2, das aus dem Photorezeptor R2
hervorgegangen ist, angemessen kompensiert wird.
Selbstverständlich spielen die zwei Sensoren C1 und C2
der eine gegenüber dem anderen, symmetrische Rollen, und
das Ausgangssignal des Sensors C2 wird benutzt, um
sicherzustellen, daß der Sensor C1 in der neutralen
Position im Hinblick auf eine Ausarbeitung eines entspre
chenden aktualisierten Korrekturfaktors K1 ist ein symme
trischer Schaltkreis zu dem in Fig. 1 gezeigten ist
folglich vorgesehen zur Kompensation des Ausgangssignals
S1 des Sensors C1.
Wenn im Fall, in dem jeder Sensor C1 und C2 sich in einer
Umgebung von homogener Temperatur befindet (der
Photoemitter E1, E2, der Photorezeptor R1, R2 bzw. die
Schirme 8 sind derselben Temperatur unterworfen), kann
man eine vorhersagende Korrektur der Drift des Ausgangs
signals S1, S2 als Funktion von Variationen der Tempera
tur vorsehen. Ein Schaltkreis der vorhersagenden thermi
schen Kompensation des Ausgangssignals S2 des Sensors C2
ist in der Fig. 2 dargestellt, wobei verstanden werden
muß, daß ein identischer Schaltkreis ebenfalls mit dem
Sensor C1 verbunden sein muß.
Für die Realisierung dieser vorhersagenden Kompensation
beginnt man durch das Aufnehmen eines Evolutions- oder
Entwicklungsgesetzes der Drift des Ausgangssignals eines
Sensorsgebers oder eines Musters des photoelektrischen
Sensors als Funktion der Temperatur, wobei dieses
Evolutionsgesetz für ein typisches Gesetz für alle ver
wendeten Sensor aufgefaßt wird. Ausgehend von diesem
typischen Gesetz entwickelt man und speichert ein Evolu
tionsgesetz eines analogen Kompensationssignals als
Funktion der Umgebungstemperatur, von der ausgehend man
anschließend ein Signal des Sensors regelt, um die
gewünschte Kompensation seines Ausgangssignals zu
erhalten.
In einem praktischen Beispiel, das besonders interessant
zu realisieren erscheint, geht man zu diesem Zweck wie
folgt vor.
Ausgehend von diesem typischen Gesetz stellt man auf und
speichert in den Speichermitteln 21 (zum Beispiel einem
Festspeicher) Wertepaare und zwar der Umgebungstemperatur
T2 °C und des Grades τ2 der Modulation der Breite eines
periodisch breitenmodulierten Signales, wobei diese Wer
tepaare ein Gesetz der Entsprechung aufstellen, das nach
oben genannten typischem Gesetz festgesetzt wurde.
Ebenfalls realisiert man Detektionsmittel der Temperatur
22, die zum Beispiel um einen Widerstand mit variablem
Temperaturkoeffizienten aufgebaut sind, insbesondere ei
nem negativen Koeffizienten (NTC), die in einer kontinu
ierlichen Art die Umgebungstemperatur T2 detektieren, in
die in einer homogenen Art der Sensoren C2 ausgesetzt
ist.
Auswahlmittel 23, die funktionsmäßig mit den Speichermit
teln 21 und den Detektionsmitteln der Temperatur 22
verbunden sind, wählen in den Speichermitteln 21 den Wert
des Grades der Modulation in der Breite τ2 aus, der zuvor
mit dem detektierten Wert der Temperatur T2 assoziiert
war.
Der so ausgewählte Grad der Modulation τ2 (T2) wird auf
den Eingang der Modulation der Breite eines Generators 24
für ein periodisches Signal angelegt, insbesondere ein
Rechtecksignal, von dem das periodische Ausgangssignal in
der Breite moduliert ist und zwar entsprechend dem
detektierten Wert der Temperatur.
Dank der Detektionsmittel 25, die insbesondere durch ei
nen Filterschaltkreis zum Beispiel nach dem RC-Typ,
aufgebaut sind, detektiert man anschließend den Mittel
wert des Ausgangssignals des Generators 24, der ein
analoges Kompensationssignal, von dem die Evolution
repräsentativ für die Variationen der
Umgebungstemperatur sind, bildet.
Dieses analoge Kompensationssignal wird dann an einen
Steuereingang der Korrekturmittel 26 angelegt, der unter
anderem ein Signal des photoelektrischen Sensors C2
empfängt, das eindeutig mit dem Ausgangssignal S2 dessel
ben in Verbindung oder Beziehung steht. Das oben erwähnte
gespeicherte Gesetz der Entsprechung wurde derart aus
gewählt, daß die Evolution des analogen
Kompensationssignals als Funktion der Temperatur eine
derartige Größe und ein derartiges Vorzeichen besitzt,
daß sie sich überträgt, über die Korrekturmittel 26,
insbesondere, über eine Variation des Ausgangssignals des
Sensors von ungefähr derselben Größe und
entgegengesetztem Vorzeichen wie die Variation, die man
der thermischen Drift zuschreibt.
In dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel empfangen die
Korrekturmittel 26, auf ihrem Haupteingang, das Aus
gangssignal S2 des photoelektrischen Sensors C2 und es
ist folglich das Ausgangssignal S2 selbst, daß direkt in
ein Signal S′′2 korrigiert wird, das ungefähr in einer
vorhersagenden Art in der Temperatur kompensiert wird
(Kompensation in der offenen Schleife).
Die Schaltungsanordnung der thermischen vorhersagenden
Kompensation kann die Detektionsmittel 9 des Signales S2,
die weiter oben erwähnt wurden, im Hinblick auf die Fig.
1 aufbauen und wird mit dem Bezugszeichen 9′ in der Fig.
2 bezeichnet.
Selbstverständlich kann man ebenfalls eine Korrektur der
Kompensation in geschlossener Schleife verwenden, wovon
ein Beispiel auf Grundlage eines analogen Schaltkreises
zu dem der hier oben erklärt wurde, weiter unten in Zu
sammenhang mit Fig. 4 gegeben werden wird.
Die Kompensation der thermischen Drift, die mit Hilfe des
Schaltkreises von Fig. 2 erreicht wird, und vorhersagend
ist, kann nicht streng in jedem Moment des Betriebs des
Manipulators sein. Es liegt also am Kompensationsschalt
kreis von Fig. 1, der zuvor beschrieben wurde, in einer
instantanen Art der Kompensation des Restes der thermi
schen Drift, der nicht durch den Schaltkreis der Fig. 2
Rechnung getragen wurde, zu vervollkommnen.
Die Erscheinung im Ausgang eines photoelektrischen
Sensors, eines Signales in Abwesenheit einer Anregung
durch Licht macht eine andere mögliche Fehlerursache für
das Signal des Ausgangs des Sensors im Laufe des Betriebs
aus. Es ist daher wünschenswert, den Wert des parasitären
Signals (Dunkelsignal) zu bestimmen, und ihn von dem
Ausgangssignal abzuziehen, um den wahren Wert von
letzterem zu erhalten. Um dieses durchzuführen, wie in
Fig. 3 dargestellt ist, ruft man eine Unterbrechung der
Beleuchtung des Sensors C2 hervor; in der Praxis
unterbricht man die elektrische Anregung am Eingang und
sieht zu diesem Ziel die Öffnung der Unterbrechermittel
31, die in die Anregungslinie des Photoemitters E2
eingefügt werden, vor. In Korrelation mit dieser Unter
brechung der Beleuchtung des Photorezeptors R2 wird der
Wert des Restsignals (oder Dunkelsignals) in den Speicher
eingetragen in die Speichermittel 32 (zum Beispiel ein
Schreib- und Lesespeicher).
Dann im Lauf der Funktion des Manipulators, während der
Photoemitter C2 von neuem angeregt wird über die ge
schlossenen Unterbrechungsmittel 31, wird das Ausgangssi
gnal S2 des Sensors C1 an die Korrekturmittel 33
angelegt, die unter anderem den gespeicherten Wert des
Dunkelsignales empfangen. Die Korrekturmittel 33 sind in
der Praxis Subtraktionsmittel, die das Signal S2 auf
einem nicht invertierenden (+) und den gespeicherten Wert
des Dunkelsignals auf einem invertierenden Eingang (-)
empfangen. Das Signal des Ausgangs S′′′2 ist also hin
sichtlich des Dunkelsignals kompensiert.
Selbstverständlich kann man dort noch vorsehen, den Wert
des so detektierten Dunkelsignals zu verwenden, um eine
Korrektur nicht direkt des Ausgangssignals des Sensors
sicherzustellen, sondern eines Signales (zum Beispiel des
Anregungssignals des Photoemitters), das mit ihm in einer
eindeutigen Art und Weise in Beziehung steht.
Indem man in regelmäßigen Intervallen einen Speicherzyk
lus des instantanen Wertes des Dunkelsignals vorsieht,
kann man eine aktualisierte Korrektur des Ausgangssignals
des Sensors erhalten.
Die Schaltanordnung der Kompensation hinsichtlich des
Dunkelsignales kann die Detektionsmittel 9 des Signales
S2, die weiter oben in bezug auf die Fig. 1 erwähnt wur
den und in der Fig. 3 mit dem Bezugszeichen 9′′ bezeichnet
werden, aufbauen.
In der Praxis, wenn die photoelektrischen Sensoren C1, C2
nicht in einer Umgebung mit konstanter Temperatur
angeordnet sind (thermostatische Umhüllung), schließt ein
korrektes Funktionieren des Manipulators ein, daß das
Ausgangssignal von jedem Sensor die drei oben erwähnten
Kompensationen erfährt. Die Fig. 4 stellt einen
vollständigen elektronischen Schaltkreis dar, der die
drei zuvor individuell beschriebenen Schaltkreise
kombiniert, um die vollständige Kompensation des
Ausgangssignales S2 des Sensors C2 sicherzustellen, wobei
verstanden wird, daß ein analoger Schaltkreis vorgesehen
ist für die totale Kompensation des Ausgangssignals S1
des Sensors C1. In der Fig. 4 wurden dieselben
alphanumerischen Bezugszeichen, wie die schon in den Fig.
1, 2 und 3 benutzten, verwendet.
Indessen, indem man sich genauer in den praktischen Fall
versetzt, in dem jeder Sensor C1, C2 aus einem Photo
emitter E1, E2 und einem Photorezeptor R1, R2 aufgebaut
ist, die Seite an Seite des Teiles und des anderen des
einen beweglichen Schirmes 8 mit variabler Opazität ange
ordnet sind, wird der Schaltkreis 9′ der voraussagenden
Kompensation der thermischen Drift in seiner Variante
dargestellt, das auf ein Signal wirkt, das nicht das Aus
gangssignal des Sensors ist, aber repräsentativ für die
Evolution des Ausgangssignales ist. In diesem Fall
handelt es sich um einen Anregungsstrom des Photo
emitters, der eindeutig mit dem Ausgangssignal des Pho
torezeptors in Verbindung steht. So empfängt der in Fig.
4 gezeigte Schaltkreis 9′ am Eingang das Signal S2, das
von der Anregung des Photoemitters E2 aufgebaut wird und
liefert im Ausgang ein Anregungssignal S′2, das, wie zu
vor erklärt, behandelt wird derart, daß das Ausgangssi
gnal S2 des Photorezeptors R2 in einer vorhersagenden Art
und Weise kompensiert wird hinsichtlich der thermischen
Drift. Das kompensierte Signal S′2 wird angelegt, über
die Unterbrechermittel 31 des Schaltkreises 9′′ der
Kombination hinsichtlich des Dunkelsignals am Eingang des
Photoemitters E2.
Das Ausgangssignal S2 des Photorezeptors R2, das vorher
sagend in der Temperatur kompensiert wurde, wird an den
Eingang des Schaltkreises 9′′ der Kompensation hinsicht
lich des Dunkelsignals des Rezeptors R2 angelegt, wobei
dieser Schaltkreis, wie bereits in der Fig. 3 darge
stellt, aufgebaut ist.
Sein Ausgangssignal S′′′2 (indem man die Notation der Fig. 3
wieder aufgreift) wird anschließend an den Eingang des
Schaltkreises 16 der Kompensation der Alterungsdrift und
des Rests der thermischen Drift angelegt, wobei der
Aufbau in einer bereits in Fig. 1 dargestellten Art und
Weise erfolgt.
Das Ausgangssignal S′2 (indem man die Notation der Fig. 1
aufgreift), wird dann das Ausgangssignal des Sensors C2,
das vollständig hinsichtlich der Temperatur, der Alterung
und des Dunkelsignals kompensiert ist.
Die Fig. 5 ist ein elektrisches Schema, das ein Beispiel
für die konkrete Realisierung des vollständigen Schalt
kreises der Fig. 4 darstellt. Wenn man der Vielzahl der
Funktionen, die es sicherzustellen gilt, Rechnung trägt,
verwendet man vorteilhafterweise einen Mikroprozessor
schaltkreis 41, der mit mindestens einem Festspeicher 42
verbunden ist, der dazu bestimmt ist, die Anfangsdaten
des Funktionierens des Manipulators zu speichern und mit
mindestens einem Schreib- und Lesespeicher 43, der dazu
bestimmt ist, die wieder aktualisierten entwickelten Da
ten im Laufe des Funktionierens des Manipulators zu
speichern.
Die zwei Photorezeptoren R1, R2 sind aufgebaut aus zwei
Photodioden, von denen die Anode mit der Masse verbunden
ist über einen Widerstand und von dem die Kathode mit ei
ner Speise- oder Versorgungsspannungsquelle verbunden
ist. Die Ausgangssignale S1, S2 werden bei der Anode ent
nommen und an die jeweiligen zwei Eingänge a und b des
Mikroprozessors 41 angelegt.
Ein eindeutiger Widerstand mit negativem Temperatur
koeffizienten 44 ist in unmittelbarer Nähe der zwei
Sensoren C1 und C2 angeordnet und liefert eine eindeutige
Information der Temperatur, die an einen dritten Eingang
c des Mikroprozessors 41 angelegt wird. Die Eingänge a, b
und c werden mit Hilfe derselben Buchstaben in dem
Übersichtsschema der Fig. 4 gekennzeichnet.
Die zwei Photoemitter E1, E2 sind aus zwei elektrolumi
neszenten Dioden (LED) aufgebaut, von denen die Kathoden
mit der Masse über jeweils zwei Widerstände verbunden
sind. Die zwei Photoemitter E1, E2 werden gleichzeitig
ausgehend von dem eindeutigen Ausgang d des Mikroprozes
sors angeregt, indem sie ein periodisch breitenmo
duliertes Signal als Funktion der Variation in der Tem
peratur (Ausgang des Generators 24 in Fig. 4) liefern.
Der Mittelwert des Signales wird erhalten mit Hilfe des
RC-Filters 25 und wird angelegt als analoges
Kompensationssignal an jeweils zwei Eingänge, die in
Additionsschaltungen beschaltet sind, an den jeweils zwei
anderen Eingängen zum Empfang von Signalen einer an den
Kathoden der Dioden E1, E2 entnommenen Spannung und
repräsentativ für die Ströme, die jeweils diese Dioden
durchfließen, wobei diese Ströme in einer eindeutigen Art
mit den Ausgangspegel der Photodioden R1, R2 in
Verbindung stehen.
Die Ausgangssignale der Operationsverstärker 45 werden an
die proportionalen Stromquellen angelegt, die aus den
Transistoren 46, von denen die Basis ein
Kompensationssignal empfängt und die zwischen eine
Versorgungsspannungsquelle und der Anode der Dioden E1
bzw. E2 dazwischen angeordnet sind entlang der Strecke
Emitter-Kollektor. Die Anordnung, die durch den
Operationsverstärker 45 gebildet wird, und die anderen
verbundenen Komponenten bilden die Korrekturmittel 26 des
Schaltkreises 9′ der Fig. 4.
Außerdem besitzt der Mikroprozessor 41 einen eindeutigen
Ausgang e um ein Befehlssignal der Verhinderung der Anre
gung der LED-Dioden E1, E2 und folglich der Unterbrechung
der beleuchteten Photorezeptoren R1, R2 zu liefern. Der
Ausgang e ist mit der Basis des einen Transistors 47, der
an dem Unterbrecher befestigt ist, verbunden mit zwei
Blockier- oder Sperrdioden 48, die zwischen dem Kollektor
des Transistors 47 und den jeweiligen Kathoden der Dioden
E1, E2 dazwischen gesetzt wurden. Das Anlegen des einen
Spannungsniveaus bzw. -pegels an dem Ausgang e des
Mikroprozessors 41 und folglich auch an der Basis des
Transistors 41 öffnet den Transistor und läßt eine
Spannung auf der Anode der Dioden 48 (47) erscheinen und
die Dioden 47 werden durchlässig zu den Kathoden der LED-
Dioden E1, E2; ihre beiden Anschlußklemmen werden auf
benachbarten Potentialen gehalten, die beiden LED-Dioden
E1, E2 werden nicht angeregt, und die Detektion des
Dunkelsignales der Photodioden R1, R2 kann bewirkt
werden.
Schließlich besitzt der Mikroprozessor 41 zwei Hauptaus
gangsanschlüsse f und g, an denen jeweils Ausgangssignale S′1
erscheinen herrührend von dem Sensor C1 und S′2
herrührend von dem Sensor C2, die vollständig in der
Temperatur, in der Alterung und hinsichtlich des Dunkel
signals kompensiert sind und die dienen können, um einen
proportionalen elektrischen Befehl auf die Distanz zum
Beispiel für den Befehl von Elektroschiebern in einem
hydraulischen Schaltkreis, der um die Abhängigkeit des
Manipulators gestellt wurden, zu dienen.
Vorsorglich sei bemerkt, wie sich im übrigen bereits aus
dem Vorhergehenden ergibt, daß sich die Erfindung keines
wegs auf die Anwendungsarten und Realisierungen, die
speziell betrachtet wurden, beschränkt. Die Erfindung
umfaßt vielmehr alle ihre Varianten.
Das Sollwert- oder Kompensationssignal ist im allgemeinen
ein Kompensationssignal, das in den Emitter des Sensors
eingespeist wird und thermische Driften oder Effekte
kompensiert. Abgesehen von der Dunkelsignalkorrektur
werden Alterungseffekte und kleinere bzw. weniger grobe
Temperaturdriften und -effekte in der oben erklärten und
genaueren Autokalibrationsmethode behandelt. Für alle
diese Effekte gilt, daß eine Fehlinterpretation dieser
Effekte als ein Veränderung in der Position des Schirmes
oder Filmes 8 vermieden wird. In einem spezifischen
Ausführungsbeispiel, das oben beschrieben wurde, wird das
Kompensationssignal gebildet, indem man den Mittelwert
eines periodisch modulierten Signales (z. B. PWM-Signal)
mit einem geeigneten Modulationsindex oder -grad
entsprechend der Temperatur bildet. Der Modulationsindex
wird dabei gemäß einer empirisch gefundenen funktionalen
Beziehung zwischen der thermischen Drift und der
Temperatur in einem Muster- oder Probensensor bestimmt.
Claims (28)
1. Verfahren um ein Ausgangssignal (S1, S2) eines pho
toelektrischen Sensors (C1, C2), der eine Alterungs-
und Temperaturdrift aufweist, zu kompensieren, wobei
er in einer proportionalen elektrischen Fern
steuerung nach dem Manipulations- oder Analogtyp
eingerichtet ist, die ein Betätigungsorgan für
progressive Deplazierung bzw. Verschiebung (4, 6, 7)
aufweist und funktionsmäßig mit mindestens einem
photoelektrischen Sensor (C1, C2) verbunden ist, der
geeignet ist, ein elektrisches Signal (S1, S2) zu
erzeugen, von dem ein Parameter repräsentativ für
die Verschiebung und/oder die Stellung des
Betätigungsorgans ist, gekennzeichnet durch die
Abfolge folgender Schritte:
- - Detektieren (9, 10, 11) einer besonderen Position des Betätigungsorgans, was sicherstellt, daß der photoelektrische Sensor (C1, C2) nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan bean sprucht oder beeinflußt ist (neutrale Position),
- - Detektieren (9) des Wertes eines Signals, das ein deutig mit dem Ausgangssignal (S1) des photoelektri schen Sensors (C1, C2) in Beziehung steht, während er nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan beeinflußt wird (detektierter Wert im Neutralen = Neutralwert),
- - Vergleichen des Neutralwertes (S1, S2) mit einem zuvor detektierten Neutralwert (S1 ref, S2 ref), der in einem Speicher festgehalten wurde,
- - Ableiten (12) eines aktualisierten Korrekturfak tors für den Sensor und
wenn darauf der Sensor erneut funktionsmäßig durch
eine geeignete Verschiebung des Betätigungsorgans
beeinflußt wird, Korrigieren (15) mit Hilfe des
aktualisierten Korrekturfaktors (K1, K2) des
Signales des Sensors (C1, C2), das eindeutig mit dem
Ausgangssignal des Sensors in Verbindung steht, um
ein Ausgangssignal zu erhalten (S′1, S′2), das in
einer aktualisierten Art und Weise hinsichtlich der
Alterung und der Temperatur kompensiert ist.
2. Verfahren, um ein Ausgangssignal (S1, S2) eines pho
toelektrischen Sensors (C1, C2), der eine Alterungs-
und Temperaturdrift aufweist, zu kompensieren, in
einer proportionalen elektrischen Fernbedie
nungsvorrichtung nach dem Manipulations- oder Ana
logtyp, der gleitende Druckaufnehmer (1), die paar
weise verbunden sind und selektiv ausgehend von
einem Betätigungsorgan zum progressiven Verschieben
(4, 6, 7) betätigt werden, aufweist, wobei jeder
Druckaufnehmer (1) funktionsmäßig mit einem pho
toelektrischen Sensor (C1, C2) verbunden ist, der
geeignet ist, ein elektrisches Signal (S1, S2) zu
erzeugen, von dem ein Parameter repräsentativ für
die Verschiebung und/oder die Stellung des Druck
aufnehmers und folglich des Betätigungsorgans ist,
wobei das Verfahren durch die Abfolge folgender
Schritte gekennzeichnet ist:
- - Detektieren (9, 10, 11) einer minimalen Schwelle eines Signals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal eines ersten photoelektrischen Sensors (C1, C2) in Verbindung steht, der mit einem der durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans beeinflußten Druckaufnehmer verbunden bzw. assoziiert ist,
- - Detektieren (9) des Wertes eines Signals, das ein deutig mit dem Ausgangssignal (S2 bzw. S1) eines zweiten photoelektrischen Sensors (C2 bzw. C1) in Beziehung steht, wobei er mit dem anderen Druckauf nehmer, der nicht durch das verschobene Betätigungsorgan beansprucht wurde, assoziiert ist (detektierter Wert im Neutralen),
- - Vergleichen des detektierten neutralen Wertes (S2 bzw. S1) mit einem zuvor detektierten neutralen Wert (S2 ref, S1 ref), der in einem Speicher aufbewahrt wurde,
- - Ableiten (12) eines aktualisierten Korrekturfak tors (K2 bzw. K1) für den zweiten Sensor, und
- - wenn schließlich der mit dem zweiten Sensor verbundene Druckaufnehmer funktionsmäßig durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans seinerseits beansprucht wird, Korrigieren (15) mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors (K2, K1) des Signals des zweiten Sensors (C2) das mit dem Ausgangssignal des Sensors eindeutig in Beziehung steht, um ein Ausgangssignal (S′2, S′1) zu erhalten, mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors, das in einer aktualisierten Art und Weise hinsichtlich der Alte rung und der Temperatur kompensiert ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß man mit Hilfe des aktualisierten Kor
rekturfaktors den detektierten Wert des Ausgangssi
gnales selbst des Sensors korrigiert bzw. des
zweiten photoelektrischen Sensors.
4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der aktualisierte Korrekturfak
tor unabhängig vom Verhältnis des zuvor detektierten
Neutralwertes, der in einem Speicher aufbewahrt
wurde, zum neutral detektierten Wert ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die oben genannte Minimalschwel
le einen vorherbestimmten Wert entspricht, insbeson
dere ungefähr 50%, der Dynamik des Ausgangssignals
des Sensors bzw. des zweiten Sensors, wobei der Wert
ausgemacht wird durch die Differenz seines maximal
gespeicherten Wertes und seines minimal
gespeicherten Wertes.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei
jeder photoelektrische Sensor einer in vernünftigem
Maß homogenen Umgebungstemperatur ausgesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß man vor der Ausführung
der Schritte des Anspruchs 1 oder 2, folgende
Schritte ausführt:
- - Aufnehmen eines Evolutionsgesetzes oder -kennlinie der Drift des Ausgangssignals (S1, S2) von minde stens einem photoelektrischen Sensor (C1, C2) als Funktion der Temperatur, wobei dieses Evolu tionsgesetz als typisches Gesetz betrachtet wird,
- - Aufstellen ausgehend von diesem typischen Gesetz und Speichern eines Evolutionsgesetzes eines analo gen Kompensationssignals als Funktion der Umgebungs temperatur, und
- - Regeln bzw. Steuern (26) mit Hilfe des analogen Kompensationssignals, eines Signales des photoelektrischen Sensors, das eindeutig mit dem Ausgangssignal (S1, S2) des Sensors (C1, C2) in Verbindung steht, wobei das oben erwähnte Evolutionsgesetz gespeichert wird, bevor es ausge wählt wird, derart, daß die Evolution des analogen Kompensationssignals als Funktion der Temperatur eine derartige Größe und ein derartiges Vorzeichen besitzt, daß es in eine Variation des Ausgangssignals von ungefähr derselben Größe und entgegengesetztem Vorzeichen zu der, die der thermischen Drift anzurechnen ist, übertragen wird, weswegen man ungefähr die thermische Drift des Aus gangssignals (S1, S2) des photoelektrischen Sensors (C1, C2) in einer vorhersagenden Art und Weise kompensiert, um ein Ausgangssignal (S′1, S′2), das approximativ thermisch in einer vorhersagenden Art kompensiert ist, nachdem man die Schritte des Ver fahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durch führt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß nach dem Aufnehmen des oben genannten Gesetzes
folgende Schritte vorgesehen sind:
- - Aufstellen ausgehend von diesem typischen Gesetz, und Speichern (21) eines Gesetzes der Entsprechung zwischen den Werten der Umgebungstemperatur (T1 für C1, T2 für C2) und der Werte des Modulationsgrades in bezug auf die Breite eines periodisch breitenmo dulierten Signales (T1 für C1, T2 für C2),
- - anschließend im Laufe des Betriebs des photoelek trischen Sensors, Detektieren (22) der Umge bungstemperatur (T1, T2), in die der photoelek trische Sensors (C1, C2) eingesetzt wurde, Erzeugen (24) eines in der Breite periodisch modulierten Signals mit dem Modulationsgrad (T1, T2), ausgewählt (23) aus einem Speicher gemäß den detektierten Wert der Temperatur,
- - Empfangen (25) eines analogen Kompensationssignales über den Mittelwert des periodischen breitenmodulierten Signals mit dem gemäß der Umgebungstemperatur ausgewählten Modulationsgrad, und
- - Regeln bzw. Steuern mit Hilfe des so aufgestellten analogen Kompensationssignales, eines Signals des photoelektrischen Sensors, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors in Verbindung steht.
8. Verfahren nach dem Anspruch 6 oder 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß man mit Hilfe des analogen
Kompensationssignales das Anregungssignal des
photoelektrischen Sensors regelt, das in einer
eindeutigen Art mit dem Ausgangssignal des Sensors
in Verbindung steht.
9. Verfahren nach dem Anspruch 8, dadurch gekennzeich
net, daß der photoelektrische Sensor einen
Photoemitter und einen Photorezeptor, die optisch
gekoppelt sind, aufweist, und dadurch, daß man das
Anregungssignal des Photoemitters regelt, um vor
hersagend das Ausgangssignal des Photorezeptors zu
kompensieren.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, zu
sätzlich gekennzeichnet durch die Abfolge folgender
Operationen:
- - Unterbrechen (31) der Beleuchtung des photoelek trischen Sensors (C1, C2),
- - Messen des Ausgangssignals (Dunkelsignales) des nicht beleuchteten photoelektrischen Sensors,
- - Speichern (32) des Dunkelsignals des photoelektri schen Sensors,
- - und dann im Lauf des Betriebs des erneut beleuch teten photoelektrischen Sensors, Berücksichtigen (33) des Dunkelsignales, um das wahre Ausgangssignal des photoelektrischen Sensors abzuleiten.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß, um die Beleuchtung des photoelektrischen
Sensors zu unterbrechen, man seine elektrische
Anregung unterbricht.
12. Verfahren der vollständigen Kompensation des Aus
gangssignales eines photoelektrischen Sensors, der
einen Photoemitter und einen Photorezeptor, die
optisch gekoppelt sind, aufweist, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - das Ausgangssignal des Sensors approximativ thermisch in der vorhersagenden Art (9′) nach einem der Ansprüche 6 bis 9 kompensiert ist,
- - weiterhin das so vorhersagend kompensierte Signal kompensiert wird, um der Existenz eines Dunkel stromes (9′′) nach den Ansprüchen 10 oder 11 Rechnung zu tragen,
- - schließlich das Signal überdies kompensiert wird im Hinblick auf die Alterungsdrift und auf den Rest der thermischen Drift (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 5.
13. Elektronischer Schaltkreis zur Kompensation eines
Ausgangssignals (S1, S2) eines photoelektrischen
Sensors (C1, C2), der eine Alterungs- und eine
Temperaturdrift zeigt, in einer proportionalen
elektrischen Fernsteuerungsvorrichtung nach dem
Manipulations- oder Analogtyp, der ein Betäti
gungsorgan zum progressiven Verschieben (4, 6, 7)
aufweist, das funktionsmäßig mit mindestens einem
photoelektrischen Sensor (C1, C2) verbunden ist, der
geeignet ist, ein elektrisches Signal (S1, S2) zu
erzeugen, von dem ein Parameter repräsentativ für
die Verschiebung und/oder die Position des
Betätigungsorgans ist,
dadurch gekennzeichnet, daß er fol
gendes aufweist:
- - Schwellenwertmittel (10, 11), geeignet, um eine besondere Stellung des Betätigungsorgans zu detek tieren, um sicherzustellen, daß der photoelektrische Sensor (C1, C2) nicht funktionsmäßig durch das Betätigungsorgan beansprucht wird (stellungs- oder positionsmäßig),
- - Detektionsmittel (9) geeignet zum Detektieren des Wertes eines eindeutig mit dem Ausgangssignal (S1, S2) des photoelektrischen Sensors (C1, C2) verbundenen Signales, wenn es nicht funktionsmäßig durch das Befehlsorgan beansprucht wird (detektierter Wert im Neutralen),
- - erste Speichermittel (13), um einen zuvor detekt ierten Wert im Speicher zu halten durch die Detek tionsmittel und als Bezugs- oder Referenzwert zu verwenden (S1 ref, S2 ref),
- - Bestimmungsmittel (12), die geeignet sind ausge hend von dem detektierten Wert durch die Detektions mittel, wenn die oben genannten Schwellenwertmittel den oben genannten Schwellenwert detektiert haben und ausgehend von dem Referenzwert der Speichermit tel, einen aktualisierten Korrekturfaktor (K1, K2) für den zweiten Sensor (C1, C2) zu liefern,
- - zweite Speichermittel (14) geeignet, um den aktua lisierten Korrekturfaktor (K1, K2) zu speichern, und
- - erste Korrekturmittel (15), die in die Abhängig keit der zweiten Speichermittel gestellt sind, die geeignet sind, ein eindeutig mit dem Ausgangssignal des Sensors verbundenes Signal zu korrigieren mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors, wenn der Sensor funktionsmäßig durch eine geeignete Verschiebung des Betätigungsorgans beansprucht wird derart, daß das Ausgangssignal (S′1, S′2) des Sensors, der in einer aktualisierten Weise als Funktion der Alterung und der Temperatur kompensiert wird.
14. Elektronischer Schaltkreis zur Kompensation eines
Ausgangssignals (S1, S2) eines photoelektrischen
Sensors (C1, C2), der eine Alterungs- und eine
Temperaturdrift aufweist, in einer proportionalen
elektrischen Fernsteuerungsvorrichtung nach dem
Manipulations- oder Analogtyp, das gleitende
Druckaufnehmer (1) aufweist, die paarweise verbun
den, und selektiv teilweise von einem Betätigungsor
gan zum progressiven Verschieben (4, 6, 7) betätigt
werden, wobei jeder Druckaufnehmer (1) funktionsmä
ßig mit mindestens einem photoelektrischen Sensor
(C1, C2) verbunden ist, geeignet zum Erzeugen eines
elektrischen Signals (S1, S2), von dem ein Parameter
repräsentativ für die Verschiebung und/oder der
Stellung des Betätigungsorgans ist,
dadurch gekennzeichnet, daß er folgen
des aufweist:
- - Schwellenwertmittel (10, 11), die geeignet sind zur Detektion einer minimalen Schwelle eines eindeu tig mit dem Ausgangssignal (S1, S2) eines ersten Sensors (C1, C2) in Beziehung stehenden Signales, der mit einem ersten der oben genannten Druckaufnehmer (1) verbunden ist, wenn der letztere durch eine Verschiebung des Betätigungsorgans beansprucht wird,
- - Detektionsmittel (9) geeignet zur Detektion des Wertes eines eindeutig mit einem Ausgangssignal (S2, S1) eines zweiten photoelektrischen Sensors (C1, C2) in Beziehung stehendes Signales, der mit einem zweiten Druckaufnehmer verbunden ist (detektierter Wert im Neutralen),
- - erste Speichermittel (13) zum Speichern eines zu vor detektierten Wertes durch die Detektionsmittel, der als Bezugswert verwendet (S2 ref, S1 ref) wird,
- - Bestimmungsmittel (12), die geeignet sind, ausge hend von dem detektierten Wert durch die Detektions mittel, wenn die oben genannten Schwellenwertmittel die oben genannte Schwelle detektiert haben und aus gehend von dem Referenzwert der Speichermittel, ei nen aktualisierten Korrekturfaktor (K2, K1) für den zweiten Sensor (C1, C2) zu liefern,
- - zweite Speichermittel (14) zum Speichern des ak tualisierten Korrekturfaktors (K2, K1) und
- - erste Korrekturmittel (15), die in die Abhängig keit der zweiten Speichermittel gestellt sind, zum Korrigieren eines Signals, das eindeutig mit dem Ausgangssignal des zweiten Sensors verbunden ist, mit Hilfe des aktualisierten Korrekturfaktors, wenn der zweite Druckaufnehmer, der mit dem zweiten Sensor verbunden ist, und seinerseits funktionsmäßig durch eine geeignete Verschiebung des Betätigungsorganes beansprucht wird, derart, daß das Ausgangssignal (S′2, S′1) des zweiten Sensors, der in einer aktualisierten Art und Weise als Funktion der Alterung und der Temperatur kompensiert wird.
15. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der ersten
Korrekturmittel (15) mit dem Ausgang der Detektions
mittel (9) des Ausgangssignals des photoelektrischen
Sensors verbunden ist (Verbesserung in der offenen
Schleife).
16. Kompensationsschaltkreis nach einem der Ansprüche 13
bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die oben genann
ten Bestimmungsmittel (12) des aktualisierten Kor
rekturfaktors Berechnungsmittel aufweisen zur Be
rechnung des Verhältnisses des zuvor detektierten
Wertes, der im Speicher gehalten wird in den oben
genannten ersten Speichermitteln, zum neutral detek
tierten Wert.
17. Elektronischer Schaltkreis nach einem der Ansprüche
13 bis 16, wobei jeder photoelektrischer Sensor (C1,
C2) in eine Umgebungstemperatur (T1, T2), die im
vernünftigen Rahmen homogen ist, eingesetzt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionsmittel des
Ausgangssignales des photoelektrischen Sensors
approximative thermische und vorhersagende (9′)
Kompensationsmittel aufweisen, die folgendes
umfassen:
- - dritte Speichermittel (21) zum Speichern eines Evolutionsgesetzes eines analogen Kompensationssignals, als Funktion der Umgebungstemperatur, das ausgehend von einem typischen Evolutionsgesetz der Drift eines Ausgangssignals eines Musters eines photoelektri schen Sensors als Funktion der Temperatur auf gestellt wurde, und zweite Korrekturmittel (26) zur Korrektur, mit dem analogen Kompensationssignal, eines Signales, das eindeutig mit dem Ausgangssignal (S1, S2) des Sensors (C1, C2) verbunden ist, wobei das oben genannte Evolutionsgesetz gespeichert wird, bevor es derart ausgewählt wird, daß die Evolution des analogen Kompensationssignals als Funktion der Temperatur eine derartige Größe und ein derartiges Vorzeichen besitzt, daß es durch eine Variation des Ausgangssignales des Sensors von ungefähr derselben Größe und entgegengesetzten Vorzeichens als das, das man der thermischen Drift zuschreibt, übertragen wird, um ein Ausgangssignal (S′1, S′2) des Sensors zu erhalten, das thermisch in der vorhersagenden Art kompensiert ist.
18. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die thermisch approximativ vor
hersagenden Kompensationsmittel (9′) folgendes auf
weisen:
- - die oben genannten dritten Speichermittel (21) zum Speichern von Wertepaaren der Umgebungstemperatur (T1, T2) und von Werten des Modulationsgrads und der Breite eines periodisch breitenmodulierten Signales, das aufgestellt wurde ausgehend von einem selbstvor herbestimmten Entsprechungsgesetz ausgehend von ei nem typischen Evolutionsgesetz der Drift eines Aus gangssignals eines Musters des photoelektrischen Sensors als Funktion der Temperatur,
- - Detektionsmittel (22) für die Temperatur, zum De tektieren der Umgebungstemperatur (T1, T2), in die der photoelektrischen Sensoren (C1, C2) gesetzt wurde,
- - Auswahlmittel eines Grades der Modulation (23), die in die Abhängigkeit der Detektionsmittel der Temperatur gestellt sind und geeignet sind, zum Aus wählen in den oben genannten dritten Speichermitteln eines Wertes des Modulationsgrades, der einem detek tierten Wert der Umgebungstemperatur entspricht,
- - Erzeugungsmittel (24) eines periodischen Signales, die in die Abhängigkeit der oben genannten Auswahl mittel eines Modulationsgrades gestellt sind und geeignet sind, ein periodisch breitenmoduliertes Si gnal zu erzeugen mit dem ausgewählten Modulations grad,
- - Behandlungsmittel (25) zum Liefern eines analogen Kompensationssignales, das durch den Mittelwert des periodischen breitenmodulierten Signales gemäß der Umgebungstemperatur gebildet ist, und
- - die oben genannten zweiten Korrekturmittel (26), die in die Abhängigkeit der Behandlungsmittel (25) gestellt sind.
19. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 17 oder 18,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Korrektur
mittel (26) auf das Anregungssignal des photoelek
trischen Sensors (C1, C2) handeln.
20. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 19, dadurch
gekennzeichnet, daß der photoelektrische Sensor (C1,
C2) einen Photoemitter (E1, E2) und einen
Photorezeptor (R1, R2), die optisch gekoppelt sind,
aufweist und dadurch, daß die zweiten Korrekturmit
tel (26) auf den Anregungsstrom des Photoemitters
(E1, E2) handeln, um in einer vorhersagenden Weise
das Ausgangssignal des Photorezeptors (R1, R2) zu
kompensieren.
21. Elektronischer Schaltkreis nach einem der Ansprüche
13 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Detekti
onsmittel des Ausgangssignals des photoelektrischen
Sensors Kompensationsmittel (9′′) aufweisen, als
Funktion eines Dunkelstroms, die folgendes
aufweisen:
- - Unterbrechungsmittel (31) der Beleuchtung, die an getrieben werden, wenn sie in Funktion sind, um eine Unterbrechung der Beleuchtung des photoelektrischen Sensors (C1, C2) hervorzurufen,
- - vierte Speichermittel (32), zum Speichern des Werts des Ausgangssignales des Sensors, wenn die Beleuchtung des Sensors (C1, C2) unterbrochen wird (Dunkelsignal) und
- - dritte Korrekturmittel (33), die in die Abhängig keit der vierten Speichermittel gestellt werden zum Korrigieren in einer kontinuierlichen Art des Aus gangssignals des erneut beleuchteten photoelektri schen Sensors im Laufe seiner Funktion mit dem gespeicherten Wert, um ein Ausgangssignal (S′′′1, S′′′2) zu liefern, das in seiner aktualisierten Art kompensiert wurde als Funktion des Dunkelsignales.
22. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 21, dadurch
gekennzeichnet, daß die Unterbrechungsmittel der Be
leuchtung (31) elektrische Unterbrechungsmittel auf
weisen, die mit einem elektronischen Anregungsein
gang des Sensors verbunden sind.
23. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 21 oder 22,
dadurch gekennzeichnet, daß die dritten Korrektur
mittel (33) Subtraktionsmittel aufweisen zum stän
digen Subtrahieren des gespeicherten Wertes des Dun
kelsignales vom instantanen Wert des Ausgangssigna
les des beleuchteten Sensors während des Betriebs.
24. Elektronischer Schaltkreis, dazu bestimmt, eine
vollständige Kompensation der Driften des Ausgangs
signals von jedem photoelektrischen Sensor
sicherzustellen in Abhängigkeit der Alterung, der
Temperatur und des Dunkelsignals, dadurch ge
kennzeichnet, daß er die folgenden Komponenten auf
weist:
- - die oben genannten vorhersagenden thermischen Kom pensationsmittel (9′) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, die verbunden sind in einer Art, um eine vorhersagende Kompensation in der Temperatur des Ausgangssignals (S1, S2) des photoelektrischen Sensors (C1, C2) sicherzustellen,
- - die oben genannten Kompensationsmittel in Abhän gigkeit des Dunkelsignals (9′′) nach einem der An sprüche 21 bis 23, die in einer Art verbunden sind, um das oben genannte thermisch kompensierte Signal nach der vorhersagenden Art zu empfangen und
- - die oben genannten Kompensationsmittel in Abhän gigkeit der Alterung und des Restes der Temperatur drift (16) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, die mit dem Ausgang der vorhergehenden Mittel verbunden sind.
25. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß er folgendes aufweist:
- - einen Mikroprozessor (41), der mit mindestens ei nem Festspeicher (42) verbunden ist, der die An fangsdaten enthält und mindestens einem Schreib- und Lesespeicher (43), der die aktualisierten Entwick lungsdaten enthält,
- - Mittel zur Temperaturdetektion (22), die minde stens einen Temperatursensor, bzw. -fühler (44) auf weisen, der mindestens mit einem Eingang (c) des Mi kroprozessors (41) verbunden ist,
- - jeweilige Ausgänge der zwei photoelektrischen Sensoren (C1, C2), die jeweils mit den zwei anderen Eingängen (a, b) des Mikroprozessors (41) verbunden sind,
- - zwei Anregungseingänge zweier photoelektrischer Sensoren (C1, C2), die mit einem gemeinsamen Anregungsausgang (d) des Mikroprozessors (41) verbunden sind,
- - Unterbrechungsmittel (31) geeignet zum Öffnen und Schließen der jeweils zwei Anregungseingänge der photoelektrischen Sensor (C1, C2), die mit einem gemeinsamen Blockierbefehlsausgang (e) des Mikroprozessors verbunden sind und
- - zwei Ausgänge (f, g) des Mikroprozessors (41) die jeweils zwei vollständig kompensierte Ausgangssig nale (S′1, S′2) liefern, und mit den beiden Sensoren (C1, C2) verbunden sind.
26. Elektronischer Schaltkreis nach Anspruch 24, dadurch
gekennzeichnet, daß
- - der Anregungsausgang (d) des Mikroprozessors das oben genannte periodisch amplitudenmodulierte Signal als Funktion der Temperatur liefert,
- - dieser Ausgang verbunden ist mit einem Filter schaltkreis, der die oben genannten Detektionsmittel des Mittelwerts (25) bildet, und
- - der Ausgang des Filterschaltkreises mit den jewei ligen zwei Eingängen der zwei Additionsschaltungen (45) verbunden ist, von denen die zwei anderen Ein gänge jeweils Signale empfangen, die die jeweiligen Anregungsströme repräsentieren der zwei photoelektri schen Sensoren (C1, C2) und von denen die jeweiligen Ausgänge mit den zwei Anregungseingängen des photoelektrischen Sensors verbunden sind.
27. Proportionale elektrische Fernsteuerungsvorrichtung
nach dem Manipulations- oder Analogtyp, die glei
tende Druckaufnehmer (1) aufweist, die paarweise
verbunden sind und selektiv ausgehend von einem Be
tätigungsorgan zur progressiven Verschiebung (4, 6,
7) betätigt werden, wobei jeder Druckaufnehmer (1)
funktionsmäßig mit einem photoelektrischen Sensor
(C1, C2) verbunden ist, zur Erzeugung eines elek
trischen Signals (S1, S2), von dem ein Parameter
repräsentativ für die Verschiebung und/oder Stellung
des Druckaufnehmers und folglich des Betä
tigungsorgans ist, dadurch gekennzeichnet,
daß sie mit einem elektronischen Schaltkreis
zur Kompensation der Drift des Ausgangssignals der
photoelektrischen Sensoren ausgestattet ist, die
gemäß einem der Ansprüche 13 bis 26 betrieben
werden.
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