DE69203422T2

DE69203422T2 - Spulenanzugsdetektierschaltung.

Info

Publication number: DE69203422T2
Application number: DE69203422T
Authority: DE
Inventors: Paul Bates Stumpf
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1991-10-07
Filing date: 1992-09-22
Publication date: 1996-04-04
Anticipated expiration: 2012-09-23
Also published as: JPH05217738A; EP0536581A1; EP0536581B1; DE69203422D1; US5196983A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Feststellen von Blockierungen in mit Magneten arbeitenden elektromechanischen Systemen. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten, die eine Blockierung in einem magnetisch betätigten Verschluß feststellt, der zwischen einer elektronischen Bilderzeugungsvorrichtung und einem Filmprozessor angeordnet ist.
Elektromechanische Systeme, die magnetisch betätigte Vorrichtungen einsetzen, werden gewerblich viel genutzt. In derartigen Systemen ist es wunschenswert festzustellen, ob ein mechanischer und/oder elektrischer Fehler in der Magnetbetätigungsvorrichtung aufgetreten ist, um entsprechende Maßnahmen zu treffen, um das System vor Beschädigung zu schützen. Es werden kommerziell verfügbare Sensoren mit verschiedenen Techniken zur Feststellung der mechanischen Position eingesetzt (z.B. optische Sensoren oder induktive Näherungssensoren). Diese Vorrichtungen erfordern normalerweise eine zusätzliche Verkabelung und Halterung, was sich negativ auf Kosten und Zuverlässigkeit des Systems auswirken kann. Die folgenden U.S.-Patente beschreiben verschiedene magnetbetätigte elektromechanische Systeme mit magnetischen Sensoranordnungen, die aus einem oder mehreren der folgenden Gründe unvorteilhaft sind, nämlich Komplexität, hohe Kosten, Unzuverlässigkeit, übermäßiger Platzbedarf, unerwünschter Stromverbrauch. US-A-4,868,709, 4,905,121, 3,857,081, 4,205,307, 3,678,344, 4,456,943, 4,661,766, 4,967,309, 4,387,306, 4,538,203, 2,600,317.
Das gemeinsam erteilte Patent US-A-4,851,959 beschreibt eine verwertbare Technik zur Feststellung von Blockierungen in mit Magneten ausgerüsteten elektromechanischen Systemen. Wie in diesem Patent beschrieben, umfaßt ein Plattenspeicher magnetisch betriebene Greiferarme zum Entfernen ausgewählter Platten aus einem Bibliotheksstapel von Platten und zur Plazierung der Platte in eine Lese-/Schreibumgebung. Die Position des Tauchkerns wird ermittelt, indem seine Wirkung auf eine Reihe von Resonanzschaltungen sensorisch festgestellt wird, einschließlich der Magnetspule und eines Reihenkondensators. Ein Funktionsgenerator stellt der Magnetspule ein Dreieckssignal zur Verfügung. Ein Schwellenwertdetektor und Synchrondetektor ermitteln, ob der Tauchkern innen oder außen ist und ob die Greiferarme ausgefahren oder eingezogen sind. Obwohl die Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten des letztgenannten Patents für die vorgesehenen Zwecke verwertbar ist, wäre es wünschenswert, eine Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten bereitzustellen, die weniger Komponenten aufweist, die bei höheren Frequenzen arbeitet und die kostengünstiger ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten bereitgestellt, die konstruktiv einfach, kostengünstig, und zuverlässig ist und die bei hohen Frequenzen zur schnellen Feststellung von Magnetspulenblockierungen betrieben werden kann. Die Feststellungsschaltung wirkt zur Feststellung, ob eine Blockierung in einem magnetisch betätigten Verschluß aufgetreten ist, der zwischen einer elektronischen Bilderzeugungsvorrichtung und einem Filmprozessor angeordnet ist.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt ein mit einem Verschluß verbundener Magnet eine Spule und einen beweglichen Tauchkern. Der Magnet wird in Abhängigkeit von einem Betätigungssignal betätigt. Eine Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten stellt fest, ob der Tauchkern nach der Betätigung vollständig aus der Spule herausgezogen ist. Die Magnetspule wird durch ein Magnetspulentreibernetz angesteuert, das die Magnetspule entkoppelt und isoliert, wenn der Magnet deaktiviert ist. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung umfaßt eine Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten einen Operationsverstärker, einen Funktionsgenerator, einen Hüllkurvendetektor und einen Komparator. Die Magnetspule ist zwischen dem Eingang und dem Ausgang des Operationsverstärkers angeschlossen. Der Funktionsgenerator legt an den Eingang des Operationsverstärkers ein periodisches Signal (z.B. eine Dreieckswelle) an. Eine durch verschiedene Positionen des innerhalb der Magnetspule befindlichen Tauchkerns verursachte Änderung in der Induktivität der Magnetspule bewirkt Verstärkungsänderungen in dem Operationsverstärker und entsprechende Amplitudenänderungen des Verstärkerausgangssignals. Die Spitzen des Ausgangssignals werden von der Hüllkurvendetektorschaltung festgestellt und in eine Gleichspannung umgesetzt. Diese Gleichspannung wird dann durch den Spannungskomparator mit einer Schwellenspannung verglichen, die für einen Zustand außen des Tauchkerns repräsentativ ist. Bei überschreiten der Schwellenspannung wird ein Zustand innen des Tauchkerns festgestellt, und ein Magnetblockierungssignal wird erzeugt.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Ansicht der Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 eine detaillierte schematische Ansicht der Ausführungsform von Fig. 2.
Fig. 4a, 4b und 4c schematische Stirnansichten zur Darstellung des Betriebs der Ausführungsform von Fig. 2, wie in Vorrichtung aus Fig. 1 verwertet.
Mit Bezug auf Fig. 1 wird eine Vorrichtung einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, erzeugt eine Laserbilderzeugungseinrichtung, etwa ein Röntgenlaserdrucker 10, ein latentes Röntgenbild auf einem Filmblatt. Die Laserbilderzeugungseinrichtung kann beispielsweise ein Laserdrucker sein, der einen Laserabtaster beinhaltet, der ein von einem medizinischen Diagnosebilderzeugungsgerät (CT, MRI, US, PET) empfangenes digitales Röntgenbild in ein Latentbild auf Film umsetzt. Ein modulierter Laser 11 erzeugt Strahl 13, der von einem Polygonabtaster 15 über ein Filmblatt 17 seitlich abgelenkt wird, während es von Trommel 19 entlang Bahn 23 transportiert wird. Der belichtete Film 17 wird dann durch Walzen 20 aus dem Drucker 10 in einen Röntgenfilmprozessor 12 transportiert. Prozessor 12 entwickelt das Latentbild auf dem Film 17 in ein sichtbares Röntgenbild durch Transport von Film 17 durch mit Verarbeitungsflüssigkeiten gefüllten Tank 21. Da derartige Verarbeitungsflüssigkeiten Dämpfe erzeugen, die sich auf die empfindlichen Komponenten des Laserdruckers 10 ätzend auswirken können, ist Drucker 10 mit einem Verschluß 16 versehen, der den Durchtritt ätzender Dämpfe in Laserdrucker 10 aus Prozessor 12 minimiert. Verschluß 16 befindet sich in einer normalerweise geschlossenen Position, wird aber durch Magnetvorrichtung 18 in eine geöffnete Position bewegt. Magnetvorrichtung 18 öffnet Verschluß 16, wenn Film 17 von Drucker 10 zum Prozessor 12 zur Entwicklung von Film 17 überführt wird. Verschluß 16 wird dann geschlossen, um den Durchtritt ätzender Dämpfe aus Prozessor 12 nach Laserdrucker 10 zu minimieren.
Wie in Fig. 4a gezeigt, dreht sich Verschluß 16 um Zapfen 22 und ist mittels einer (nicht gezeigten) Feder in einer geschlossenen Position vorgespannt, um Austrittsöffnung 10A von Drucker 10 abzuschließen. Magnetvorrichtung 18 umfaßt Magnet 25 mit Spule 26 und einem Tauchkern 28, der mechanisch mit Verschluß 16 mittels Gestänge 30 verbunden ist. In der in Fig. 4a gezeigten geschlossenen Position von Verschluß 16 ist Tauchkern 28 zur Spule 26 versetzt. Wie in Fig. 4b gezeigt, wird Tauchkern 28 in Spule 26 gezogen, wenn Spule 26 aktiviert wird, wobei Gestänge 30 und Verschluß 16 gegen die Vorspannungskraft der Feder bewegt werden. Austrittsöffnung 10A wird für eine kurze Zeitdauer frei, um einen belichteten Röntgenfilm 17 aus Laserdrucker 10 in Prozessor 12 durchzulassen. Wenn Film 17 vollständig aus Laserdrucker 10 herausgetreten ist, wird Spule 26 deaktiviert, und die Feder stellt Verschluß 16 in eine geschlossene Stellung zurück, um somit Austrittsöffnung 10A zu sperren (Fig. 4a).
Falls Gestänge 30 gebrochen wäre, würde Verschluß 16 unter Federspannung höchstwahrscheinlich schließen. Allerdings (wie in Fig. 4c gezeigt) ragt Tauchkern 28 teilweise in Spule 26 hinein, wenn es zu einer Blockierung des Gestänges 30 nach Deaktivierung von Spule 26 kommt, und die Feststellung des Blockierungszustands wird durch die erfindungsgemäße Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten bewirkt.
Mit Bezug auf Fig. 2 und 3 wird eine bevorzugte Ausführungsform der Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten der vorliegenden Erfindung gezeigt. Wie gezeigt, wird Spule 26 durch ein Magnettreibernetz 50 nach Empfang eines Magnetaktivierungssignals aus Steuerschaltung 52 aktiviert. Magnettreibernetz 50 aktiviert Spule 26 im erregten Zustand und entkoppelt und trennt Klemmen 54 und 56 der Spule 26 in einem nicht erregten Zustand. Spule 26 ist zwischen Eingang 55 und Ausgang 57 des Operationsverstärkers 58 angeschlossen. Funktionsgenerator 60 liefert ein periodisches Signal, etwa eine Dreieckswelle einer geeigneten Frequenz an Eingang 55 von Operationsverstärker 58.
Die durch verschiedene Positionen von Tauchkern 28 in bezug zur Spule 26 bewirkte Induktivitätsänderung von Spule 26 erzeugen Verstärkungsänderungen in Operationsverstärker 58, die in Amplitudenänderungen des Ausgangssignals von Operationsverstärker 58 resultieren. Ausgabespitzen des Dreieckswellensignals von Verstärker 58 werden durch Hüllenkurvendetektor 62 erkannt und in eine Gleichspannung umgesetzt. Diese Gleichspannung wird dann durch Komparator 64 mit einer Schwellenspannung verglichen, die die vollständig aus Spule 26 herausgezogene Position von Tauchkern 28 darstellt. Wenn nach Deaktivierung von Spule 26 eine Blockierung auftritt, befindet sich Tauchkern 28 zumindest teilweise innerhalb von Spule 26 (siehe Fig. 4c), und die Verstärkung von Operationsverstärker 58 wird erhöht, um ein verstärktes Ausgangssignal zu erzeugen. Die von Detektor 62 erkannte Spitzenspannung überschreitet die Schwellenspannung, und Komparator 64 erzeugt ein Blockierungssignal, das an Steuerschaltung 52 zur weiteren Verarbeitung (etwa zur Erzeugung eines Bedienerwarnsignals) angelegt wird.
Mit Bezug auf Fig. 3 wird eine schematische Darstellung der Schaltung aus Fig. 2 gezeigt. Wie gezeigt, ist Magnettreibernetz 50 zur Erregung von Spule 26 ein integrierter Schaltregler 50. Dieser Regler 50 entkoppelt und trennt Klemmen 54 und 56 der Spule 26 bei der Deaktivierung. Somit kann Spule 26 als Rückkopplungselement zwischen dem Eingang 55 und Ausgang 57 des Operationsverstärkers 58 ohne unerwünschte Nebenwirkungen dienen, die vorhanden wären, wenn die Klemmen nicht entkoppelt wären. Als Alternative würde eine lineare Schaltung unter Verwendung einer Transistorbrückenschaltung ebenfalls als Magnetspulentreiberschaltung gut arbeiten.
Funktionsgenerator 60 ist eine EXAR XR2209 Komponente, die in der Lage ist, eine Dreieckswelle mit einer durch einen Widerstand 66 und einen Kondensator 68 eingestellten Frequenz zu erzeugen. Der Effektivwert des Ausgangs von Funktionsgenerator 60 kann beispielsweise 20 Volt betragen. Die Vorspannung von Funktionsgenerator 60 wird durch ein Spannungsteilernetz einschließlich der Widerstände 70 und 72 zwischen Erde und einer V+ Spannungsquelle angeschlossen. Diese Vorspannung erzeugt gleichzeitig die Referenz für Operationsverstärker 58 und wird an die positive Klemme 74 von Operationsverstärker 58 angelegt. Operationsverstärker 58 ist ein Vielzweckoperationsverstärker, etwa wie die mit MC4741 bezeichnete Komponente. Der Ausgang des Funktionsgenerators 60 wird an die negative Klemme 55 des Verstärkers 58 über Widerstand 78 angelegt. Spule 26 ist über Rückkopplung zwischen Eingangsklemme 55 und Ausgangsklemme 57 des Verstärkers 58 verbunden. Wenn Tauchkern 28 in Spule 26 hineinbewegt und aus Spule 26 herausbewegt wird, ändert sich die Induktivität von Spule 26. Eine derartige Induktivitätsänderung führt zu einer Verstärkungsänderung von Verstärker 58 und demzufolge zu einer Änderung im Ausgangssignal an Ausgangsklemme 57. Beispielsweise beträgt die Änderung der Effektivspannung der Ausgangsdreieckswelle an Ausgangsklemmen 57 des Operationsverstärkers 58 über den gewünschten Hubbereich von Tauchkern 28 für eine in Frage kommende Spule ungefähr 1 Volt.
Hüllkurvendetektor 62 umfaßt Diode 82, Kondensator 84 und Widerstände 85 und 86. Die Frequenz der vom Funktionsgenerator 60 erzeugten Dreieckswelle wird so gewählt, daß geeignete Werte des Kondensators 84 benutzt werden können, um ein schnelles Ansprechen der Detektorschaltung 62 zu bewirken.
Spannungskomparator 64 ist eine integrierte Verstärkerschaltung, etwa das mit LM339 bezeichnete Bauteil. Ein Spannungsschwellenwert wird an einen Eingang des Komparators 64 angelegt und durch den Drehwiderstand 88 eingestellt. Die Ausgangsgleichspannung von Hüllkurvendetektor 62 wird an den anderen Eingang von Komparator 64 angelegt. Die Schwellenspannung wird auf einen Wert eingestellt, der etwas höher als der Spannungseffektivwert des Ausgangs von Verstärker 58 ist, wenn sich Tauchkern 28 in seiner Austrittsposition befindet. Wenn nach Deaktivierung von Spulenkern 26 ein Blockieren auftritt, wird Tauchkern 28 nicht vollständig aus Spule 26 herausgezogen (siehe Fig. 4c), was darauf hinweist, daß Gatter 16 die Austrittsöffnung 10A von Drucker 10 blockiert. In diesem Fall überschreitet die Spitzenspannung des Abtastsignals die Schwellenwertspannung, und Komparator 64 erzeugt ein Blockiersignal (PLUNGER OUT), das an Steuerschaltung 52 angelegt wird.
Die vorliegende Erfindung findet in Geräten Anwendung, die mit magnetisch betriebenen elektromechanischen Systemen ausgerüstet sind. Die vorliegende Erfindung ist beispielsweise auf eine Laserbilderzeugungseinrichtung mit einem magnetisch betätigten Verschluß an einer Öffnung zum Austritt von laserbelichteten Medien anwendbar.

Zeichnungsbeschriftung

Fig. 2:

50 Magnettreibernetz
52 Steuerschaltung
60 Funktionsgenerator
62 Hüllenkurvendetektor
a) Dreieckswelle
b) Referenzspannung
c) Schwellenspannung
d) Tauchkern herausgezogen
e) Magnetaktivierung

Fig. 3:

50 integrierter Schaltregler
52 Steuerschaltung
60 Funktionsgenerator
f) Magnetaktivierung
g) Vorspannung
h) Tauchkern herausgezogen
i) Schwellenspannung

Claims

1. Schaltung zum Feststellen der Lage des Magnetankers eines Elektromagneten, gekennzeichnet durch

einen eine Spule (26) und einen Tauchkern (28) aufweisenden Magneten, wobei der Tauchkern in Abhängigkeit von einem Betätigungssignal in die Spule (26) hinein und aus derselben herausbewegbar ist,

eine Einrichtung (50) zum Anlegen eines Betätigungssignals an die Spule (26) und zum elektrischen Isolieren der Spule (26), wenn kein Betätigungssignal an die Spule (26) angelegt ist,

einen Generator (60) zum Erzeugen eines periodischen Signals,

einen Operationsverstärker (58) mit einem Eingang (55) und einem Ausgang (57), wobei das periodische Signal an den Eingang (55) des Verstärkers (58) angelegt und der Spulenkern (26) zwischen dem Eingang (55) und dem Ausgang (57) des Operationsverstärkers (58) angeschlossen wird,

einen an den Ausgang (57) des Operationsverstärkers (58) angeschlossenen Hüllkurvendetektor (62) zum Messen und Speichern des Spitzenwerts des vom Operationsverstärker abgegebenen Ausgangssignals und

einen Spannungskomparator (64) mit einem an dem Hüllkurvendetektor (62) und an einer Referenzschwellenspannung anliegenden Ausgang und Eingang, wobei der Spannungskomparator (64) auf einen Spannungsanstieg reagiert, der vom Hüllkurvendetektor erkannt wird, wenn sich der Tauchkern (28) in der Spule (26) befindet, um am Ausgang ein Signal zu erzeugen, das die Anwesenheit des Tauchkerns (28) in der Spule (26) anzeigt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hüllkurvendetektor (62) eine Diode (82), einen Wandler (84) und einen Widerstand (85, 86) zum Messen und Speichern des Spitzenwerts des vom Operationsverstärker (58) abgegebenen Ausgangssignals aufweist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator (60) ein Dreieckwellensignal erzeugt.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (50) einen an die Spule (26) angeschlossenen integrierten Schaltregler aufweist.