DE8633341U1

DE8633341U1 - Optischer Modulator für ein Strahlungspyrometer

Info

Publication number: DE8633341U1
Application number: DE8633341U
Authority: DE
Original assignee: Heimann 6200 Wiesbaden De GmbH
Current assignee: Heimann 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1988-05-19

Description

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Heimann GmbH Optischer Modulator für ein Strahlungspyrometer

Die Erfindung betrifft einen optischen Modulator für ein Strahlungspyrometer mit einer von einem Elektromotor mit einem dauermagnetischen Rotor angetriebenen Unterbrecherscheibe zur Modulation der Infrarotstrahlung zwischen einem Meßobjekt und einem pyroelektrischen Detektor und einer Lichtschranke zur Signalaufbereitung. Die Unterbrscherscheibs unterbricht debsi den Strahlengang zwischen dem MeOobjekt und einem pyroelektrischen Strahlendetektor sowie zur Aufbereitung des Detektorsi- C gnales den Strahlengang einer Lichtschranke periodisch.

An den zum Antrieb der Unterbrecherscheibe dienenden Elektromotor werden folgende Forderungen gestellt:

Eine möglichst große Unterbrecherscheibe soll mit einer hohen und stabilen Drehzahl angetrieben werden. Der Modulator muß mechanisch und elektronisch an die Gerätebedingungen anpaßbar sein und eine hohe Lebensdauer besitzen. Die Modulationsfrequenz und damit die Drehzahl des Motors sollen leicht veränderbar sein. Ein exakter Rundlauf muß gewährleistet sein, so daß Jltter-Effekte vermieden sind. Das Tastverhältnis muß exakt . eingehalten werden. Es müssen Rechtecksignale zur elektroniv sehen Signalaufbereitung erzeugbar sein, die phasenstarr zur Modulation der Infrarotstrahlung liegen. Der Modulator muß in einer Richtung immer sicher anlaufen und bei geringem Leistungsbedarf mit Gleichspannung betreibbar sein. Bei geringem Platzbedarf und hoher Lebensdauer müssen die Herstellungskosten gering sein. Er muß im Gerät leicht befestigbar sein und soll an verschiedene Spannungen angepaßt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen optischen Modulator der eingangs genannten Art hinsichtlich des Antriebsmotors für die Unterbrecherscheibe optimal an die gestellten Forderungen anzupassen.

Tp 2 Ler / 03.12.1986

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f ) Diese Aufgabe 1st'er'fTnduh'gsgeina'B*'dadurch gelöst, daß der Rotor von einem Ring gebildet ist, der aus einzelnen Magneten zusammengesetzt ist, die mit gleichen Polen aneinander angrenzen und daß das Signal zur Kommutierung der Statorspannung vom Ausgangssignal der Lichtschranke, die von der Unterbrecherscheibe mitmoduliert wird, gewonnen ist. Bei dem erfindungsgemäßen Modulator ist ein Elektromotor vorgesehen, bei dem durch einen magnetischen Nebenschluß eine solche Ruhelage erzielt werden kann, daß der Rotor immer in einer Richtung anläuft. Das Signal zur Kommutierung der Statorspannung wird vom Ausgangssignal der Lichtschranke gsvicrinsn. Die Uritsrbrschsrsch.eibe erfüllt daher durch periodische Unterbrechung der Infrarotstrahlung und der Lichtschranke mehrere Aufgaben, nämlich die Modulierung des ( Detektorsignales und durch Unterbrechung einer Lichtschranke die Signalaufbereitung und die Kommutierung der Statorspannung des Elektromotors. Das Lichtschrankensignal, welches zur phasenempfindlichen Gleichrichtung des Detektorsignales dient, kann ferner auch noch in einem Drehzahlregelkreis als Istwertsignal für die Motordrehzahl benutzt werden, denn seine Frequenz hängt von dieser Drehzahl ab.

Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß zwei einander gegenüberliegende Statorteile mit je einem U-förmigen, zum Rotor offenen Kern mit einer Wicklung vorhanden sind, die derart angeordnet sind, daß die die Wicklungen tragenden Schenkel auf einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Achse liegen und der andere Schenkel des einen Statorteiles oberhalb und des anderen Statorteiles unterhalb dieser Achse liegt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 eine schematische Darstellung eines Elektromotors nach der Erfindung im stromlosen und eingeschal

teten Zustand,

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&Ggr; } Fig. 3 eine Variarfte'ties eibKtromolois genieß den Fig. 1 und 2 im Ruhezustand,

Fig. 4 eine andere AusfUhiungsform eines Elektromotors nach der Erfindung,

Fig. 5 den Elektromotor gemäß Fig. 4 in einem optischen Modulator, und

Fig. 6 ein Schaltbild zur Erläuterung der Wirkungsweise des Modulators gemäß Fig. 5.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Elektromotor mit einem ringförmigen { ) Rotor 1 dargestellt, bei dem der Rotor 1 aus einzelnen Magneten 2, 3, 4, 5 zusammengesetzt ist, die mit gleichen Poien aneinander angrenzen. Der Statorkern 1st so angeordnet, daß seine Achse senkrecht zur Drehachse steht. Die Statorwicklung 7 wird von einem Wechselstrom gespeist, der z.B. durch Kommutierung eines Gleichstromes gewonnen wird.

Im stromlosen Ruhezustand gemäß Fig. 1 nimmt der Rotor 1 die in der Fig. 1 dargestellte Stellung ein, in der die beiden linken Nordpole des Rotors 1 etwas oberhalb der Achse des Kernes 6 liegen. Dies ist durch einen magnetischen Nebenschlu3 8 erreicht. Wird die Spule 7 für den Motoranlauf von einem Stromimpuls durchflossen, der die in Fig. 2 gezeigten Magnetpole des ' ' Kernes 6 zur Folge hat, so läuft der Rotor 1 in Richtung des Pfeiles 9, also in einer definierten Richtung an. Durch eine Lichtschranke kann dafür gesorgt werden, daß der Strom in der Wicklung 7 jeweils so umgepolt wird, daß die Drehrichtung (Pfeil 9) beibehalten wird.

Bei dem Ausfuhrungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist ein magnetischer Nebenschluß 10 vorgesehen, der am Ende des Kernes 6 aufgesetzt ist. Auch dadurch kann eine solche Lage der Pole des Rotors 1 im Ruhezustand erreicht werden, daß der Rotor 1 in einer definierten Richtung anläuft.

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Die Tig. 4 zeigt 6&idigr;&eegr;*'Alis fUWiiuffgsbe'i spiel mit zwei Stetorteilen 11, 12, die jeweils einen zum Rotor 1 offenen, u-förmigen Kern 13, 14 aufweisen. Die die Wicklungen 15, 16 tragender» Schenkel der Kerne 13, 14 sind so angeordnet, daß sie eint gemeinsame Achse besitzen, die senkrecht durch die Drehachse verlluft. Zur Bildung eines magnetischen Nebenschlusses und damit einer definierten Anlaufrichtung liegt der Jeweils wicklungslose Schenkel der Statorteile 11, 12 einmal unterhalb und einmal oberhalb der Drehachse.

In der Fig. 5 ist die Anwendung des Motors gemäß Fig. 4 in einem optischen Modulator eines Strahlungspyrometers dargestellt. Hierzu ist mit dem Rotor 1 eine Untorbrecherscheibe 17 verbunden, welche die Infrarotstrahlung eines Meßobjektes 28 (Fig. 5) und eine Lichtschranke 1&THgr; mit einem Detektor 18a periodisch unterbricht.

Gemäß dem Schaltbild in Fig. 6 wird von der Unterbrecherscheibe 17 die vom Meßobjekt 2&THgr; ausgehende und von der Linse 27 gebündelte Infrarotstrahlung moduliert. Der pyroelektrische Detektor 29 liefert somit eine Wechselspannung. Die Unterbrecherscheibe 17 erzeugt phasenstarr zu dieser Wechselspannung durch die Lichtschranke 18 eine Rechteckspannung, die in einem Komparator 19 verstärkt wird und Ober die Leitung 20 die Steuerung des phasenempfindlichen Gleichrichters 26 Obernimmt. Andererseits -, bewirkt das Rechtecksignal nach Invertierung in e?nem Inverter ' 21 die Steuerung einer Brückenschaltung 22 zur Kommutierung des Elektromotors 1 bis 5, 11, 12. Ein Frequenz-Spannungswandler 24 erzeugt eine der Drehzahl entsprechende Spannung als Istwertsignal, die einem Regler 25 zugeführt wird, der dieses Istwertsignal mit einer vorgegebenen Führungsgrööe vergleicht und dem Treiber 22 ein der Regelabweichung entsprechendes Signal im Sinne einer Nachfuhrung des Istwertes an den durch die FGhrungsgröße vorgegebenen Sollwert liefert.

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6 Figuren

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Claims

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1. Optischer Modulator fur ein Strahlungspyrometer mit einer von einem Elektromotor mit einem dauermagnetischen Rotor (1) angetriebenen Unterbrecherscheibe (17) zur Modulation der Infrarotstrahlung zwischen einem Meßobjekt (28) und einem pyroelektrischen Detektor (29) und einer Lichtschranke (18) zur Signalaufbereitung, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (1) von e*nem Ring gebildet ist, der aus einzelnen Magneten (2 bis 5) zusammengesetzt ist, die mit gleichen Polen aneinander angrenzen und daß das Signal zur Kommutierung der Statorspannung vom Ausgangssignal der von der Unterbrecherscheibe (17) mitmoduliexten Lichtschranke (18) ge- &Ggr;\ wonnen ist.

2. Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Stator (6, 7, 8, 11, 12) einen magnetischen Nebenschluß (8, 13, 14) für das Rotorfeld aufweist, derart, Uaß ein Anlauf in einer vorgegebenen Richtung (9) er-

20 folgt.

3. Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mindestens einen U-förmlgen Statorkern (13, 14) aufweist, der nur auf einem Schenkel eine

Statorwicklung (15, 16) trägt und mit seinen Stirnseiten gegen

den Rotor (1) gerichtet 1st.
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4. Modulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander gegenüberliegende Statorteile (11, 12) mit je einem U-furmigen, zum Rotor (1) offenen Kern (13, 14) mit einer Wicklung (15, 16) vorhanden sind, die derart angeordnet sind, daß die Jeweils eine Wicklung tragenden Schenkel auf einer senkrecht zur Drehachse verlaufenden Achse liegen und der andere Schenkel des einen Statorteiles (11) unterhalb und der des anderen Statorteiles (12) oberhalb dieser Achse liegt.

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5. Modulator nach einem de'r'Ansprüche' 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal des Detektors (ISa) der Lichtschranke (18) auch das Istwertsignal in einem Regelkreis (19, 20, 24, 25) für die Drehzahl des Elektro motors (I, 11, 12) ist.

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